Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Динамика запасов почвенного углерода в агроценозах Европейской территории России

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Динамика запасов почвенного углерода в агроценозах Европейской территории России"

На правах рукописи

Романенков Владимир Аркадьевич

ДИНАМИКА ЗАПАСОВ ПОЧВЕННОГО УГЛЕРОДА В АГРОЦЕНОЗАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ (ПО ДАННЫМ ДЛИТЕЛЬНЫХ АГРОХИМИЧЕСКИХ ОПЫТОВ)

Специальность 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

? 4 013 2011

Москва-2011

4855662

Работа выполнена в лаборатории географических закономерностей действия удобрений и информационного обеспечения Геосети Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н.Прянишникова Российской академии сельскохозяйственных наук.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

доктор биологических наук

доктор биологических наук профессор

Карпачевский Лев Оскарович Семенов Вячеслав Михайлович

Надежкин Сергей Михайлович

Ведущее учреждение:

ГНУ Московский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Немчиновка» Российской академии сельскохозяйственных наук.

в 7<3 часов в аудитории М-2 на заседа-

Защита состоится

нии диссертационного совета Д 501.002.13 при МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1, корп. 12, факультет почвоведения, факс (495) 939-29-47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан « 19-» г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, можно прислать по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1, корп. 12, факультет почвоведения, Ученый совет.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.б.н., профессор ' Г.М. Зенова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и основания для исследования

Глобальный вызов XXI века - сохранение устойчивости функционирования и стабильности агроэкосистем. В современных условиях при усилении требований экологизации и биологизации земледелия для оценки оптимальности используемой агротехнологий и способности агроценозов к устойчивому функционированию в пространстве и во времени при изменяющихся условиях среды требуется не столько оценка состояния агроэкосистем, сколько динамики их основных показателей. Влияние глобальных изменений климата на мировое сельское хозяйство оценивается в настоящее время главным образом по реакции урожайности важнейших продовольственных культур. Проблема же экологической устойчивости земледелия, связанная с изменениями плодородия почв, углеродного баланса агроэкосистем как одного из основных его составляющих и его взаимосвязь с динамикой урожайности остается в значительной степени открытой. Корректный прогноз агрогенной эволюции пахотных почв сталкивается с рядом методических проблем, наиболее важными из которых являются необходимость пространственно-распределенного прогнозирования для разработки адаптационных и ресурсосберегающих приемов в агроландшафтах и эффективности их использования, в том числе с учетом нестационарности климата.

Перспективным направлением изучения взаимосвязей «почва - урожайность — климат» в агроценозе является разработка и использование адекватных математических моделей на материале стационарных полевых опытов с удобрениями. Их применение дает возможность использовать в полной мере достижения современных компьютерных технологий, Интернет-ресурсов для проведения агрохимических расчётов, предполагающих решение вопросов оптимизации и устойчивости сельскохозяйственного производства, соблюдения требований охраны окружающей среды и рационального использования систем земледелия - основных задач мониторинга почв земель сельскохозяйственного назначения.

Основной целью диссертационной работы является изучение эволюции агроценозов как составляющих био(агро)сферы на основе длительных наблюдений в полевых многолетних опытах и использования комплекса математических моделей, описывающих систему погода-почва-растение-удобрение.

Задачи исследования включали:

1. Разработка серии статистических и динамических моделей динамики С нарастающей степени сложности с учетом агрохимических, экологических и погодных показателей и решение задач прогностического и ретроспективного моделирования на их основе.

2. Изучение многолетней динамики продуктивности агроценозов и плодородия почв при применении различных систем удобрения в длительных полевых опытах с возможностью его адаптации для математических моделей различной степени сложности.

3. Совмещение климатических, почвенно-агрохимических и агротехнических показателей для оценок устойчивости функционирования агроэкосистем.

4. Использование моделей динамики почвенного углерода в многолетних полевых опытах для целей прогнозирования.

Научная новизна

• Предложен способ оценки стабильности во времени почвенного плодородия и продуктивности растений в агроценозах. Изучена роль контролируемых и случайных факторов, определяющих уровень продуктивности сельскохозяйственных угодий в связи с особенностями применяемых систем удобрения.

• Разработана новая система обобщения данных длительных полевых опытов Геосети с удобрениями, позволяющая использовать для интерпретации многолетних полевых опытов широкий спектр современных математических моделей. На их основе возможна оценка продуктивности агроэкосистем различной интенсивности и её влияние на динамику углерода почвы. Система обеспечивает получение прогнозных расчетов направленности эволюции пахотных почв и возможность управления почвенным плодородием на основе применения систем удобрения в севооборотах.

• Создана система, позволяющая прогнозировать динамику запасов органического углерода агроэкосистем и разрабатывать системы применения удобрений с учетом почвенно-климатических ресурсов Европейской территории России. Система дифференцирована в соответствии с природно-сельскохозяйственным районированием, административным делением, типами почв и их свойствами. Постановка и решение подобных задач осуществлены ранее в ведущих странах мира и впервые реализованы в России.

• Получены региональные оценки запасов углерода в пахотных как в современных, так и в будущих климатических условиях с одновременным учетом взаимосвязей между изменениями климата, плодородия почв и интенсивности сельскохозяйственного производства. Верификация и идентификация динамических моделей продуктивности агроэкосистем и плодородия дерново-подзолистых почв на основе анализа результатов длительных опытов дает возможность кардинального обновления планирования и проведения полевых опытов, а также обобщения результатов мониторинга почв в регулировании плодородия агроландшафтов. Практическая значимость и реализация результатов Предлагаемые в работе подходы позволяют:

1. Проводить раздельный анализ влияния погоды и систем удобрения как факторов, лимитирующих урожайность длительных полевых опытов.

2. Идентифицировать, объяснять и отображать влияние процессов, определяющих изменчивость запасов почвенного углерода, разделять влияние естественных и антропогенных факторов почвообразования на его динамику.

3. Обеспечить возможность интерполяции точечной информации данных длительных опытов Геосети для решения пространственных задач различного

масштаба, что дает возможность кардинального обновить методологии проведения исследований и обобщения результатов в оценке действия удобрений и регулирования плодородия почв агроландшафтов.

4. Проводить прогнозные расчеты до 2050 г. и на более отдаленный период с учётом различных климатических сценариев Межгосударственной экспертной комиссии по изменению климата (IPCC) для широкого диапазона изменения доз минеральных и органических удобрений, различных севооборотов и вариантов опытов.

Результаты проведенных исследований использованы Минсельхозом РФ для разработки методов мониторинга биоклиматического потенциала и технологии управления продукционным потенциалом агроландшафтов в условиях изменяющегося климата (2007, 2008) в ФЦП "Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы», в работах по методическому обеспечению и информационной поддержке реализации национального проекта "Развитие АПК". Материалы диссертации включены в экономическую модель ВИАПИ им.А.А.Никонова для разработки региональных системь1 земледелия, используются совместно с ВНИИСХМ Росгидромета и Почвенным институтом им. В.В. Докучаева, а также включены в ряд коллективных монографий, в т.ч. «Глобальные проявления изменений климата в агропромышленной сфере» (2005) и «Глобальные изменения и прогноз рисков в сельском хозяйстве» (2009) Россельхозакадемии.

Материалы работы использовалась для разработки «Стратегического прогноза изменений климата Российской Федерации и их влияния на отрасли экономики России» (2005), «Оценочного доклада об изменении климата и их последствий на территории Российской Федерации» (2008) в разделах влияния на сельское хозяйство ожидаемых и наблюдаемых изменений климата, а также при подготовке материалов по международному отчету России в рамках Киот-ского протокола «Об очевидном прогрессе в выполнении обязательств Российской Федерации по Киотскому протоколу» (2006) и четвертого доклада III рабочей группы IPCC (2007) в разделе «Сельское хозяйство» (диссертант входит в состав российских экспертов IPCC).

Материалы диссертации используются в чтении курса лекций "Математическое моделирование в экологии" кафедры физики почв факультета Почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова.

Основные защищаемые положения

1. К защите представлена концепция устойчивого функционирования аг-роценозов, базирующаяся на следующих оценках:

• Эффективность агрохимических приемов управления углеродным режимом агроценозов как составляющих био(агро)сферы

• Возможность поддержания бездефицитного баланса органического вещества почвы

• Степень реализации потенциала продуктивности при оптимизации минерального питания растений

• Многолетняя стабильность урожаев с учетом одновременного изменения погодных условий и уровня окультуренности за счет внесения агрохимических средств

2. Показано, что для получения надежных оценок и прогнозирования изменения запасов почвенного углерода по результатам длительных опытов с удобрениями Геосети требуется проведение исследований в течение не менее 15-20 лет при постоянных агротехнологиях без модификаций, что исключает значительные тренды как в реализации потенциала продуктивности, так и запасов органического вещества почвы. Наблюдения в течение указанного периода позволяют оценить возможность обеспечения заданной урожайности в зависимости от динамики эффективного плодородия. Прогноз реализуется на основе совместного использования динамических моделей продуктивности и органического вещества почвы.

3. Установлено, что адаптации агротехнологий (севооборот, системы удобрения и др.) в ответ на наблюдаемые и ожидаемые изменения климата разного временного масштаба на ЕТР наиболее перспективны в Нечерноземной зоне при условии периодической корректировки адаптивных стратегий во времени. Рост урожайности сельскохозяйственных культур позволяет на 30-40% компенсировать как современные, так и ожидаемые в будущем потери углерода пахотными почвами.

4. Показано, что возделывание яровых зерновых культур в условиях Нечерноземной зоны с использованием естественного плодородия почвы обеспечивает реализацию 25-55% потенциала их продуктивности. В условиях оптимального питания растений, помимо роста продуктивности возможно последовательное снижение рисков низких урожаев более чем вдвое. Эффективное управление прибавками урожая и окупаемостью удобрений требует учета оценок варьирования урожайности при совместном изменении погодных условий и окультуренности почвы.

Апробация работы

Результаты исследования ежегодно докладывались на заседаниях Ученого Совета ВИУА и ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова, а также Всероссийских и региональных конференциях Географической сети опытов с удобрениями в 2001-2010 гг.

Материалы, вошедшие в диссертацию, были представлены автором лично и в соавторстве на международной научно-практической конференции «Современные проблемы опытного дела» (Санкт-Петербург, 2000), школе-семинаре "Масштабные эффекты при исследовании почв" (Москва, 2001), Всероссийской конференции "Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям" (Москва, 2002), международном симпозиуме "Исследования в области питательных веществ и окружающей среды. Значение длительных полевых опытов" (Галле, Германия, 2002), международной научной конференции "Земледелие на рубеже XXI века" (Москва, 2001), международной научно-практической конференции "Агрофизика XXI века" (Санкт-Петербург, 2002), 17 международном конгрессе почвоведов (Бангкок, Таиланд, 2002), Четвертом международном Санкт-Петербургском коллоквиуме "Организация, реализация и механизация по-

левых экспериментов" (Пушкин, 2002), Международной конференции "Практические решения по оптимизации содержания С и N в пахотных почвах " (Прага, 2003), Всемирной конференции по изменению климата (Москва, 2003), третьей международной научно-практической конференции "Машинные технологии производства продукции в системе точного земледелия и животноводства" (Москва, 2004), Международной конференции "Eurosoil 2004" (Фрайбург, Германия, 2004), Российской национальной конференции по исследованиям в рамках Международной программы "Человеческое измерение и окружающая среда" (Звенигород, 2004), конференции « Биосферные функции почвенного покрова» (Пущино, 2005), Международном совещании по почвенному моделированию "Почвенные процессы - измерение, неопределенность, моделирование" (Абердин, Шотландия, 2005), симпозиуме "Методы исследований органического вещества почв " (Владимир, 2005), международной научной конференции "Оптимизация сельскохозяйственного производства: теория и практика" (Елгава, Латвия, 2005), 5 Европейской конференции по экологическому моделированию (Пущино, 2005), всероссийской конференции "Экспериментальная информация в почвоведении: теория и пути стандартизации" (Москва, 2005), 14 Международном конгрессе по удобрениям "Удобрения и их применение на службе безопасности и качества продовольствия, защите и охране окружающей среды" (Чианг Май, Таиланд, 2006), IV Международной рабочей встрече "Практические способы управления содержанием С и N в сельском хозяйстве" (Прага, Чехия, 2007), 5 Международном конгрессе Европейского общества консервации почв (Палермо, Италия, 2007), международной рабочей встрече "Глобальная сеть длительных полевых опытов по изучению почв, экосистем и пространственно-временной динамики " (Дарем, США, 2007), научной конференции "Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России " (Санкт-Петербург, 2008), международной школе молодых ученых и специалистов "Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства" (Москва, 2008), V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008), международной конференции "Eurosoil 2008" (Вена, Австрия, 2008), на круглом столе по представлению оценочного доклада об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации (Москва, 2009), национальной конференции с международным участием "Математическое моделирование в экологии " (Пущино, 2009), международной конференции "Удобрения и сельское хозяйство" (Москва. 2009), всероссийской научной конференции "Методическое обеспечение мониторинга земель сельскохозяйственного назначения" (Москва, 2009), 2 научно-практической конференции "Агрометеорологическое обеспечение устойчивого развития сельского хозяйства в условиях глобального изменения климата " (Обнинск, 2009), а также на совместном заседании кафедр агрохимии и физики почв факультета Почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова в 2009 и 2010 гг.

Организация исследований и личный вклад соискателя

Автору принадлежит формулировка цели работы, постановка задач и программы исследований, теоретических положений, анализ моделей и полученных

результатов, литературных и отчетных материалов, и выводов работы. Автор принимал непосредственное участие в планировании и постановке численных экспериментов, анализе данных, обсуждении и публикации результатов.

Работа выполнена диссертантом в лаборатории Геосети опытов ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова (до 2003 г. - лаборатории систем удобрения и плодородия почв ВИУА им. Д.Н.Прянишникова) в 1991-2006 гг. в рамках выполнения задания 05.01 «Научные основы оптимизации питания растений и фитоса-нитарного состояния посевов в ландшафтном земледелии» Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению АПК. Отдельные разделы работы выполнены в рамках международной программы Глобальные изменения и наземные экосистемы (GCTE) "Европейская электронная сеть по органическому веществу почвы" (1998-2000). Диссертант являлся координатором программы в СНГ, руководил грантом Royal Society "Моделирование устойчивости почв сельскохозяйственных экосистем Центральной России" (1999-2001), грантом программ Коперникус - грант IC15-CT98-0101 "Низкозатратное земледелие и устойчивость почв в Восточной Европе"(1998-2001), грантом ИНТАС 2001-116 "Моделирование потока органического углерода в почвах Европейской части бывшего Советского Союза" (2002-2005), выполнил пилотный проект "Комплексная оценка эффективности адаптации агроэкосистем к изменениям климата Европейской территории России на основе интеграции с европейскими моделями" (FP6-2003-Global-2 Proposal 003944, AGRIDEMA) (2005-2006).

Диссертант также являлся руководителем инициативного проекта гранта РФФИ "Разработка прогнозно-нормативной базы технологий ведения устойчивого земледелия на основе учета взаимосвязей «почва-урожайность-климат " (2007-2009 гг.), а также исполнителем по ряду проектов РФФИ, включая "Исследование влияния наблюдаемых и моделируемых изменений климата на протяжении XX-XXi-го столетий на водно-тепловой режим, углеродный цикл и продуктивность био(агро) сферы и оценка адаптационного потенциала аграрного производства и системы землепользования России " и "Исследование влияния наблюдаемых и прогнозируемых в XXI-ом столетии изменений климата на биокпиматический потенциал и продуктивность сельского хозяйства Калужской области с учетом возможной адаптации", проведённых совместно с ВНИИ сельскохозяйственной метеорологии.

В основу работы положено формирование электронной базы данных, созданной под руководством и при непосредственном участии диссертанта. Часть баз данных была создана в ходе научного сотрудничества с ВНИПТИОУ (С.М. Лукин), Пермским НИИСХ (Т.Е.Завьялова). Обработка и анализ материалов данной базы, а также полевых исследований в длительных опытах выполнены лично автором, а также аспирантами и дипломниками ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, в том числе Т.В. Раскатовой, Г. Ветгерауэр под руководством автора.

Создание серии физико-статистических и динамических моделей осуществлено ВНИИСХМ Росгидромета (руководитель О.Д. Сиротенко) в ходе совместной работы, кроме этого, использован ряд международных моделей, свободный доступ к которым разрешен для научных исследований, а также пере-

данные лаборатории в ходе совместных работ Ротамстедской опытной станцией (IACR-Rothamsted) в рамках указанных выше грантов, как программа RothC-26.3. Базовой ГИС-программой являлась ArcView GIS 3.2. Необходимая почвенная информация для исследований предоставлена Почвенным институтом им. В.В. Докучаева, экономическая - ВИАПИ им. A.A. Никонова, сценарии глобальных изменений климата, рассчитанные по модели HadCM3 - Европейским центром Тиндалл (Великобритания), в ходе совместных исследований. Автор принимал непосредственное участие в верификации и необходимой настройке моделей органического вещества почвы совместно с сотрудниками Ротамстедской опытной станции (IACR-Rothamsted, Харпенден, Великобритания), Абердинского университета (Абердин, Великобритания) и Центра по исследованию окружающей среды (UFZ, Галле, Германия) по данным длительных опытов Геосети.

Полученные материалы по всем направлениям сотрудничества отражены в совместных научных публикациях в отечественной и зарубежной литературе.

Публикации по теме диссертации

Основное содержание диссертации и защищаемые положения отражены в 94 публикациях, среди которых: 6 коллективных монографий, 28 статей в рецензируемых научных журналах (из которых 15- в изданиях ВАК, рекомендуемых для публикации результатов диссертационных работ, 13 - в иностранных изданиях), 25 статей - в сборниках и специальных выпусках, 34 работы - в сборниках тезисов российских и международных конференций и симпозиумов.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, включающего 350 наименований, из которых - 135 на иностранных языках. Работа изложена на 402 стр. печатного текста, содержит 89 рисунков, 45 таблиц. Приложения включают примеры полученных выходных данных моделирования.

Благодарности

Автор выражает благодарность всем руководителям длительных полевых опытов Геосети, благодаря усилиям которых удалось собрать и систематизировать многолетнюю экспериментальную информацию в электронные базы данных Геосети. В диссертации обобщены результаты длительных полевых опытов, проводимых С.М. Лукиным (ВНИИОУ), А.Д. Хлыстовским, В.Г. Игнатовым (ДАОС), H.H. Кузьменко (ВШИ льна), Л.П. Костиной, Г.Е. Мерзлой (Смоленский НИИСХ), В.Ф. Ефремовым, Г.И. Ваулиной, A.B. Ваулиным, А.М. Алиевым (ЦОС ВНИИА), А.И. Косолаповой (Пермский НИИСХ), A.B. Лабын-цевым (Донской зональный НИИСХ). Всем им автор искреннее благодарен за сотрудничество и помощь в работе.

Автор выражает глубокую благодарность: Т.А. Соколовой - своему первому научному руководителю, Л.К. Шевцовой, Я.А. Пачепскому, О.Д. Сиро-тенко, принявших непосредственное участие в формировании научного мировоззрения автора, В.Н.Павловой, Е.В. Абашиной, М.В. Беличенко, Д.И. Рухо-вичу, П.В. Королевой, И.А. Романенко, С.О. Канзываа, В.Н. Родионовой, С.О. Канзываа, Т.В. Раскатовой, О.В. Рухович, М.П.Листовой, П. Смиту, Дж.Смит,

Г. Ветгерауэр, К. Колеману, Д. Гордону, У. Франко за сотрудничество и практическую помощь на различных этапах выполнения работы, В.Г. Минееву, Е.В. Шеину за консультации и поддержку, моим родным и близким, особенно жене, за веру и долготерпение, а также всем, кто оказывал содействие советом или участием.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Исследование влияния удобрений на урожайность и почвенное плодородие по данным длительных полевых опытов и использование моделирования. Литературный обзор.

Основной целью стационарных длительных опытов при организации Геосети являлась разработка и изучение систем удобрения в сочетании с другими агротехническими мероприятиями для научного обеспечения устойчивых высоких урожаев хорошего качества (Постановление совещания..., 1938). Решение этой задачи предполагает реализацию принципа системных исследований, на основе которых проводится дальнейшее совершенствование агротехнологии (в том числе разработка систем удобрения) и самих методов исследований. Единый принцип построения схем опытов и унификация аналитических работ при исследовании почв и растений позволили дать сравнительную оценку эффективности агрохимических технологий в зональном аспекте, а также представлять исходный материал для планирования производства, повышения качества удобрений и других агрохимических средств.

Исследованию динамики урожайности и почвенного плодородия в длительных полевых опытах посвящены труды Любарской (1960); Гамзикова (¡990); Храмцова (1997); Кирюшина, Сафонова (2003); Полева (1995); Лукина (2009); Лабынцева (2002); Завьяловой (2010); Мерзлой (2010) и многих других исследователей. Обобщение большого объема данных длительных опытов на основных типах почв показало равнозначность действия минеральной и органической систем удобрения на продуктивность севооборота и одинаковый темп их роста, если с удобрениями вносится одинаковое количество питательных веществ (Хабарова с соавт., 1977). Любарской (1974) сделан вывод о том, что действие фактора удобрений при длительном применении следует обязательно рассматривать во взаимодействии с другими факторами, такими как обработка почвы, сортовая специфика, погодные условия, фитосанитарные и экологические условия почв и посевов. Последовательное повышение урожайности и снижение вариабельности урожаев с ростом культуры земледелия требует более глубокого изучения взаимосвязи урожая сельскохозяйственных культур и метеорологических условий (Федосеев, 1979). В 1992-2003 гг. вариабельность производства зерна в России была вдвое выше в сравнении со странами, являющимися основными производителями зерна (Кудеяров, 2009).

Массовая систематизация информации длительных опытов Геосети по таким показателям, как урожайность, показатели качества сельскохозяйственной продукции, изменение свойств и режимов почв по ротациям севооборота на

фоне учета погодных показателей, проведена в 22 выпусках сборников "Результаты исследований в длительных опытах по зонам страны", изданных ВИУА с 1976 г. и до сих пор является базой для научных исследований, разработки и верификации различных математических и концептуальных моделей, используется учеными различных направлений (Шевцова с соавт., 1992; Володарская,2001; Хомяков, Искандарян, 2003). Реализация системного подхода в агрохимических исследованиях на основе длительных опытов, начиная с 80-х гг. XX в. потребовала решения следующих проблем:

а) построение пополняемого и совершенствующегося информационного блока - соответствующим образом организованных баз данных (Smith et al, 1997; Richter et al., 2007; Poulton, 1995);

б) расширение комплексных исследований для учета техногенной составляющей миграции и аккумуляции вещества и энергии в агроэкосистемах (Карпова, 2007; Лебедева, 2008);

в) анализ степени устойчивости агроэкосистем в пространстве и времени к управляющим воздействиям на основе учета динамики оцениваемых показателей (Евдокимова, 1974; Жукова, 1974, Семихова, 1974; Гомонова, Зенова, 2007);

г) установление связей между отдельными компонентами агроэкосистем при анализе комплекса показателей почвы и сопряженных сред (Литвак, 1990; 1991);

д) нормирование применения удобрений с учетом комплекса действующих факторов в агроэкосистемах (Державин, 1992).

В настоящее время длительные полевые опыты рассматриваются как объекты «эталонных» исследований в решении наиболее сложных генетико-географических проблем эволюции почв при их сельскохозяйственном использовании (Козловский, 2003). Они позволяют проследить динамику медленно изменяющихся показателей (например, органического вещества почв, изменения подвижности тяжелых металлов под влиянием подкисления), стабильность урожайности культур в севообороте и оценить, таким образом, длительную устойчивость систем удобрения, в том числе с использованием математических моделей (Poulton, 1995; JenUnson et al, 1992, Richter et al, 2007).

На протяжении более 60 лет длительные опыты Геосети являются важной информационной базой научного обеспечения систем эффективного, экологически сбалансированного и экономически обоснованного применения удобрений, значимость которой существенно возрастает и выходит за рамки отраслей сельскохозяйственных наук, поскольку эволюция агроэкосистем в значительной мере связана не только с экологическими и экономическими, но и социальными условиями жизни населения (Таблица 1). Внимание к проблеме глобального потепления и осознание роли почв как стока углерода (С) вызвали новый интерес к длительным полевым опытам как источнику информации о динамике С при возделывании земель, дающих возможность сравнения медленно протекающих процессов изменения запасов органического вещества (OB) в конкретных климатических условиях при данной системе земледелия, на основе которых и разрабатывались первые статистические модели динамики

Таблица 1. Основные направления исследований в длительных опытах с удобрениями: прошлое, настоящее и будущее*

Исследования Методология Решаемые вопросы Ограничения Будущие задачи

Программа агрохимических наблюдений Единая система индикаторов, схем отбора образцов и аналитических методов Объединенная бала данных Создание статистических моделей Зонирование систем земледелия Длительные тренды урожая и качества продукции Устойчивость почв и длительное изменение почвенного плодородия Научная база для закладки краткосрочных опытов Дорогостоящие для продолжения Вынужденные изменения Малый размер делянок, выположен-ность территории Краевые эффекты Недостаток оценки пространственной изменчивости Экстраполяция и прогнозы в мониторинге агроэкосистем Объединение данных длительных опытов с региональной информацией

Экологические вопросы в агрохимии Экспериментальные длительные данные взаимосвязи растение-почва-грунтовые воды-атмосфера для основных агроэкологических зон Создание статистических моделей Верификация динамических моделей по данным длительных наблюдений Длительные изменения в циклах, гулах, фракциях биогенных элементов Влияние агротехнических приемов на медленно изменяющиеся свойства почвы Воспроизводство экологических функций почвы Новая информация на основе архивных образцов и баз данных Научная база для закладки краткосрочных опытов Длительные опыты специально не закладывались для агроэкосистем-ных исследований, а для проверки эффективности удобрений и наблюдения за плодородием Ограниченный набор агроэкоси-стемных параметров Изменения вне опыта не контролируемы Отсутствие местных параметров калибровки моделей Междисциплинарные исследования на основе сотрудничества с другими учеными смежных дисциплин Пространственно-временные зависимости (от уровня делянкя до ландшафта) Мониторинг парниковых газов

Негативные изменения агроэко-систем Предельные уровни для различных составляющих агроэкосистем Оценка максимальной антропогенной нагрузки, включая использование отходов Длительные тренды в аккумуляции, перемещении, трансформации различных загрязнителей (тяжелых металлов, ПАУ и др.) Буферные свойства почв Критерии деградации Обычно локальная значимость, трудности выбора оптимальной региональной системы земледелия Разнородность аналитических методов Ограниченная оценка микробиологических показателей Разделение фонового загрязнения и местных источников Изучение среды обитания почвенной биоты, генного резервуара, источников биоразнообразия

Изучение влияния климата и погодных условий Объединение длительных рядов данных полевых опытов и агроме-теорогнческих показателей Динамическое моделирование на основе различного временного шага Объединение БД метеорологии, агрономии и экономика сельского хозяйства Оценка влияния изменения климата на устойчивость агроэкосистем (тренды урожайности, запасы углерода и скорость кругооборота) Создание стратегий адаптации сельского хозяйства Ориентация на получение информации о существующем состоянии ресурсов, а не изучение их эволюции Отсутствие подходов адекватного учета погоды как фактора в длительных полевых исследованиях Оптимизация размещения сети опытов в пространстве и времени Идентификация наиболее информативных лет во временных рядах длительных данных

*Цветом выделены направления, которые стали предметом исследования в представленной диссертантом работе.

OB (Campbell et al, 2000). Количество С, которое может быть накоплено в почве, достигшей состояния равновесия (характеризующегося равной скоростью аккумуляции и потери ОВ), является динамической величиной и зависит от изменения климата и технологии сельскохозяйственного производства - другими словами, от изменения биоклиматического потенциала и его использования в практике. В связи с этим длительные опыты являются единственным способом экспериментальной проверки адекватности региональных и глобальных прогнозов динамики ОВ.

Наиболее значительными современными этапами исследований гумусно-го состояния почв в агроценозах можно считать концепции равновесного содержания С, нижних и верхних границ содержания гумуса (West, Post, 2002; Кирюшин с соавт., 1993), взаимосвязь N и С циклов и роль органического вещества как фактора плодородия в интенсивном земледелии (Лыков, 1982), концепцию лабильных фракций гумуса (Ганжара, ¡990), понимание трансформации ОВ как важнейшего энергетического почвенного процесса (Ковда, 1973; Орлов, Гришина, 1981; Щербаков, Рудай,1983). Для оценки состояния почв аг-роценозов предпочтительной можно считать дискретную сукцессионную концепцию процессов трансформации ОВ, которая основана на стадийности трансформации растительных остатков с качественными последовательными переходами: свежие растительные остатки —> лабильный гумус минеральных горизонтов -> стабильный гумус (Чертов с соавт., 2007). Такой подход совпадает с результатами отечественных работ по формированию гумусовых веществ (Александрова, 1980; Пономарева, Плотникова, 1980; Дергачева, 1989; Орлов, 1993). Потенциальное плодородие определяется общими запасами ОВ (среди которого преобладает стабильное), а эффективное - количеством элементов питания в формах, доступных растениям или в ближайшем резерве, в том числе и лабильное ОВ. Определение скорости процессов трансформации и минерализации фракций лабильного ОВ, их роли в поддержании почвенного плодородия и эволюции пахотных почв на основе динамического моделирования ОВ дает возможность оценить устойчивость функционирования почвы в течение длительного времени (Paustian et al., 1997).

Глава 2. Объекты и методы исследований

Основным объектом исследований являлась электронная база данных длительных опытов Геосети. В настоящее время она включает:

1. Электронный обновляемый Реестр аттестатов РАСХН по 149 длительным опытам с удобрениями и другими агрохимическими средствами РФ. Электронная версия Реестра доступна на сайте Геосети: www.geo-set.ru

2. Информационный массив паспортов опытов СНГ Европейской электронной сети длительных опытов (53 опыта России, Украины, Молдовы, Беларуси, Грузии продолжительностью более 20 лет), доступный на сайте Ротам-стедской опытной станции http://wM>w. rothamsted. bbsrc. ас. uk/аеп/ eusomnet/expts/eurodb. htm.

3. Реляционные базы данных (БД) международного стандарта хранения информации по 17 длительным опытам Геосети. В настоящее время БД включают описание наиболее контрастных вариантов опытов и организованы по следующим блокам: показатели роста и развития растений, основные технологические операции, показатели динамики С и N в почве, динамика влажности почвы по основным фенофазам. Отдельный блок составляют метеоданные. БД реализована в формате ACCESS. Данный программный продукт был создан совместными усилиями специалистов ВНИИА и UFZ (Лейпциг-Галле, Германия) и доступен только исследователям по согласованию с владельцами данных на сайте UFZ: www.ufz.de/somnet.

Отличительной особенностью созданного формата БД является возможность его адаптации для применения динамических моделей различной степени сложности. В связи с этим информация по каждой делянке опытного поля может дополняться в соответствии с требованиями минимального количества вводных данных каждой модели. На основе данной структурной схемы созданы полные электронные базы данных для длительных опытов Геосети.

Визуализация данных использована для быстрого контроля динамики интересующего показателя, что было необходимым для выявления случайных ошибок при обработке информации.

Для динамического моделирования продуктивности отдельных культур и запасов органического углерода более углублённо использована информация БД следующих длительных опытов на дерново-подзолистых почвах:

• Факториалъный опыт Смоленского НИИСХ (Ольша, Смоленская область) закладки 1978 г.

• Опыты Долгопрудной агрохимической опытной станции (Долгопрудный, Московская область) № 1 "Сравнительная эффективность навоза и минеральных удобрений" закладки 1931 г. и № 4 "Эффективность балластных и концентрированных удобрений" закладки 1933 г.

• Опыты Центральной опытной станции ВНИИА (Барыбино, Московская область) "Изучение роли органического вещества навоза в повышении плодородия дерново-подзолистых почв" (СШ 5) последовательной закладки 1964-1966 г. и "Эффективность удобрений при комплексном применении со средствами защиты растений в полевом севообороте" (СШ 2) последовательной закладки 1960-1962 гг.

• Опыт ВНИИОУ (Вяткино, Владимирская область) "Влияние длительного применения систем удобрения на продуктивность зернопропашного севооборота, качество продукции и плодородие дерново-подзолистой почвы" закладки 1968 г.

• Опыты Пермского НИИСХ (Лобаново, Пермский край) № 2 закладки 1980 г. «Эффективность возрастающих доз извести при первичном и повторном известковании почв в зависимости от уровня минерального питания» и № 3 закладки 1971 г. «Изучение системы удобрений на подзолистых почвах Предуралья».

• Опыт ВНИИ льна (Торжок, Тверская область) закладки 1948 г. «Изучить оптимальный уровень насыщенности удобрениями на основе длительного их воздействия на агрохимические свойства почвы», а также

• опыт на черноземе обыкновенном Донского зонального НИИСХ закладки 1974 г. (Стационар Д).

Подробное описание почвенных условий, схем опыта и модификаций приведено в Реестре длительных опытов с удобрениями (2001).

Для сравнения во всех опытах выбирались варианты абсолютного контроля, минеральные, органические и органо-минеральные системы удобрений в эквивалентных дозах.

Для построения статистической модели органического С пахотных почв почв Нечерноземной зоны использован созданный в 1992 г. ВИУА массив данных многолетних опытов Геосети, включающий 838 записей опытов продолжительностью от 7 до 60 лет, расположенных по преимуществу в зоне дерново-подзолистых почв (Методические рекомендации по проектированию ..., 1999). Массив был дополнен показателями, характеризующими агроклиматические условия (Сиротенко с соавт., 2002).

Для оценки изменения локальной эффективности применения удобрений были специально собраны и проанализированы следующие БД:

1. Выборка по озимой пшенице для Нижегородской области содержит результаты наблюдений за 16 лет исследований, 165 строк. Варьирование доз NPK: 0-240, 0-290, 0-155 кг/га;

2. Выборка по озимой пшенице для Владимирской области, 1970-1985 гг., 78 строк, Варьирование доз NPK: 0-180, 0-180, 0-120 кг/га.

3. Выборка по ячменю содержит данные ЦОС ВНИИА за 26 лет исследований, включает 340 вариантов. Варьирование доз NPK: 0-240, 0-180, 0-180 кг/га.

Описанные выше БД позволяли получать выборки по типу почвы, её степени окультуренности и однородности применённых элементов агротехнологий.

Для динамического моделирования углеродного режима использовались:

• специально разработанная модель органического вещества почвы, позволяющая учитывать такие управляющие воздействия, как минеральные удобрения, севооборот, обработка почв, влияние предшественника (Сиротенко, Рома-ненков, 2003).

• модель Ротамстедской опытной станции RothC версия 26.3 {Coleman and Jenkinson, 1995), исследующая круговорот органического вещества в пахотном слое автоморфных минеральных почв с месячным шагом, учитывающая влияние типа почвы, температуры, влажности почвы и растительного покрова, за счёт корректирующих коэффициентов.

Все расчёты продуктивности сельскохозяйственных культур основывались на компьютерной имитационной модели Климат-Почва-Урожай (Сиротенко, 1991). Модель представляет собой замкнутую систему дифференциальных уравнений, численно интегрируемых с суточным временным шагом в течение вегетационного периода культуры. Моделировались процессы формиро-

вания биомассы отдельных органов (листья, стебли, корни, зерно) и динамика составляющих баланса влаги и минерального азота в почве.

RothC и статистическая модель динамики органического С использованы также в региональных расчетах динамики ОВ. Система региональных расчетов учитывала изменение биоклиматического потенциала территории, урожайности сельскохозяйственных культур, запасов органического вещества почвы, экономических показателей земледелия и позволяла устанавливать взаимосвязи между рентабельным ведением сельского хозяйства и поддержанием запасов органического вещества почвы. Рассматривались следующие меры по адаптации к изменению климата: смена севооборотов и размещения культур, изменение сроков посева и уборки, изменение объемов внесения органических и минеральных удобрений, внедрение комплекса мер по созданию достаточной кормовой базы для животноводства. Проанализированы два адаптационных сценария. Первый - оптимальный экономический - предполагает осуществление изменений для обеспечения максимальной прибыли. Второй - экономически и экологически устойчивый сценарий ограничивает рост прибыли условием обеспечения постоянного уровня С в почве или возрастания его содержания, рассчитываемого с помощью модели углеродного режима. Дополнительным ограничением являются экологически допустимые дозы внесения минеральных и органических удобрений. Альтернативные сценарии сравнивались с третьим сценарием неизменного хозяйствования, предполагающего сохранение неизменных показателей сельскохозяйственного производства на уровне настоящего времени при учете изменения климатических условий. Всего проведено 12 прогнозных расчетов, объединяющих 3 экономических и 4 климатических сценария, для 200 контуров ГИС-карты, имеющих единую экономическую базу и единые агрохимические характеристики при однородной сельскохозяйственной эксплуатации. С помощью ГИС создана серия карт скорости изменений запаса органического С пахотных почв с учетом типа почвы, с обеспечением географической привязки почвенных выделов внутри однородного контура. Методика использования ГИС-карт в качестве выходных данных моделирования рассмотрена Рожковым с соавт. (2004).

Система входных данных увязана с разработанной нормативной и справочной документацией, разработанной для получения оптимальных урожаев (Нормативы..., 1985) Для каждого сочетания культура / регион выбрана оптимальная доза удобрений, по которой был получен максимальный урожай при использовании возрастающих доз минеральных удобрений, что обеспечивало наиболее высокую их оплату. Будущие климатические условия оценивались по глобальной климатической модели (ГКМ) HadCM3, при реализации 4 наиболее контрастных эмиссионных сценариев. HadCM3 может рассматриваться как средняя из набора сценариев МГЭИК по темпам развития глобального потепления, хотя для территории России является по сравнению с другими сценариями аридным типом потепления (Сиротенко, Грингоф, 2006). База ежемесячных климатических данных с разрешением на основе регулярной полуградусной сетки использовалась в качестве входных данных.

Статистическую обработку данных и построение графиков проводили с использованием модулей программы Statistica 5 и 6 (Statsoft, 2001), а также Surfer 7 (Golden Software, 2001). Для статистической оценки результатов динамического моделирования по Roth С использовали программу Modeval (Smith et al, 1997).

Глава 3. Исследование управляющих воздействий в агроэкосистемах на основе изучения динамики многолетних рядов урожайности

Одной из основных проблем, возникающих при анализе межгодичной изменчивости продуктивности культур в длительных полевых опытах, является выделение погодной составляющей из комплекса факторов, определяющих конечный урожай. Многолетний временной ряд данных, получаемый в длительных опытах, включающий широкий диапазон реализаций погоды, является весьма перспективным для получения представлений об устойчивости функционирования системы почва-погода-продуктивность, но требует адекватного метода сравнения вариантов (Фрид, 2001). Если обнаруживаются значимые тренды статистических характеристик, ряд преобразуется путем устранения тренда. В агрохимических исследованиях для этого наиболее часто используются линейная и квадратичная зависимости (Фрид, 2003; Стребков с соавт., 1988; Сысуев, Мухамадьяров, 2001). С их помощью удаляется регулярная составляющая, относимая к динамике почвенного плодородия.

Для анализа взаимосвязей продуктивности и факторов химизации в длительных полевых опытах Геосети в качестве интегрального показателя нами использовано отношение (1), рассчитываемое с помощью имитационной динамической модели Почва-Климат-Урожай с годовым шагом, с учётом потенциальной урожайности при оптимальном азотном питании:

W=Y/YN (1),

где У - фактическая урожайность, YN - урожайность при оптимальном питании. W изменяется от 0 до 1; 1 соответствует реализации условий оптимального питания растений, 0 - отсутствию урожая.

W W

Годы исследований Год исследований

Рис. 1. Динамика реализации потенциала продуктивности овса в длительном полевом опыте ДАОС опыт 1 (а) и ячменя в длительном полевом опыте ЦОС ВНИИА СШ 2 (б).

В применении к локальным условиям проведения длительного опыта У/ может не только показывать степень обеспеченности азотом в заданных агрометеорологических условиях, но характеризовать изменчивость реализации продуктивности культуры в зависимости от обеспеченности питательными элементами, что косвенно характеризует уровень почвенного плодородия. На рис. 1 представлены данные по анализу показателя IV в длительном опыте ДАОС закладки 1931 г. Ряд урожайности овса достигает состояния, близкого к стационарному, на что потребовалось около 30 лет. Разумеется, реальные данные обнаруживают колебания по годам наблюдений, но процедура сглаживания дает возможность сравнить скорость изменения IV во времени опыта. При естественном плодородии почвы (контрольный вариант) потенциал продуктивности реализуется на 45-50%, обнаруживая максимальные значения в 1961-1981 гг. За счет оптимизации условий питания растений при применении минеральных удобрений и навоза относительная средняя прибавка продуктивности составит 39% или 80-90% оптимального потенциала яровых зерновых культур.

Со снижением К-лимитировашюй урожайности IV возрастает (г = - 0,480,56, значим при 95% уровне значимости). Корреляция растет, если рассматривать период 1971-1998 гг. (г = - 0,68-0,75). Таким образом, в первые 20 лет исследования эффективность оптимизации минерального питания растений менее выражена на фоне изменения уровня плодородия почвы. В последующем, когда абсолютные изменения IV снизились, выявляется, что при неблагоприятных погодных условиях формируемая вегетативная масса растений меньше вследствие лимитирования ростовых процессов, следовательно, снижения потребности растений в минеральном азоте.

Проведенная подобным образом оценка для ряда длительных опытов Геосети в Нечерноземной зоне по яровым зерновым культурам севооборота представлена в таблице 2.

Таблица 2.Динамика реализации потенциала продуктивности яровых зерновых

в длительных опытах Нече эноземной зоны

Место проведения опыта ДАОС ДОС ВНИИОУ Смоленский НИИСХ

Период 1931-1998 1965-1998 1968-1984 1978 -1997

Ротация Пар-ОП-К-О* К-ОП-КС-Я Л-ОП-К-Я К-Я-Т-Т-ОП-О

Разновидность почвы Среднесугл. Среднесугл. Супесчан. Легкосугл.

Культура Овес Ячмень Ячмень Ячмень

Отношение V/: оптимальная по N /реальная урожайность

Контроль 0,45-0,5 0,4 0,2 0,55-0,6

ЫРК 0,8-0,9 0,8-0,85 0,55-0,6 0,65-0,75

Навоз 0,7-0,8 0,8-0,85 0,55-0,6 0,55-0,7

Время достижения условного равновесия, годы) >20 >10 >10 > 15

Последействие, годы - 4-5 - -

* О-овес, ОП-озимая пшеница, К-картофель, КС-кормовая свекла, Л-люпин, Я-ячмень, Т-многолетние травы

Обобщение результатов позволило установить, что достижение нового уровня продуктивности при оптимизации минерального питания растений в Нечерноземной зоне требует не менее 10-20 лет проведения опыта, но не является постоянной величиной, изменяясь во времени в результате антропогенного или климатического воздействия, например, модификации эксперимента. Так, тенденцию к снижению величины IV, заметную на рис. 1а после 80-х гг., можно объяснить изменением климатических условий, влияющих на чередование благоприятных и неблагоприятных лет, а также изменением агротехники.

В условиях Нечерноземной зоны контрольный вариант длительных опытов позволяет обеспечить в среднем 30-55% реализации потенциала продуктивности яровых зерновых культур, в зависимости от уровня естественного плодородия почвы. Органо-минеральная и минеральная системы удобрения обеспечивают увеличение урожая до 80-90% от оптимального. Эффективность внесения только органических удобрений, как правило, ниже на 5-15%. Внесение комплекса средств защиты и регуляторов роста на фоне минеральных удобрений, устраняя конкуренцию сорняков за минеральное питание, прежде всего -азотное, позволяет реализовать через 12 лет оптимальный потенциал продуктивности (Рис. 16). Вариант с внесением органических удобрений позволяет обеспечить большую продуктивность в длительном последействии по сравнению с минеральной системой удобрения.

Более подробный анализ влияния изменения продуктивности культуры за время проведения полевого опыта возможен на основе метода £ К-диаграмм для скользящих оценок средних (Е) и дисперсий (V). Метод использован Сиротен-ко (2006) в качестве оценки текущих изменений климата на продуктивность сельского хозяйства. В приложении к исследованиям длительного полевого опыта метод даёт возможность сравнительной оценки изменений как климатически обусловленной урожайности, получаемой по модели Почва-Климат-Урожай, так и реальной урожайности, лимитированной условиями минерального питания растений. С его помощью можно проследить, снижается или возрастает во времени проведения опыта риск получения урожая ниже заданного.

Каждая точка такой диаграммы характеризует величину урожайности и соответствующее ей среднее квадратическое отклонение по выбранному периоду осреднения. Рост среднего уровня урожайности уменьшает риск получения низких урожаев, а увеличение дисперсии увеличивает его. Для графического представления варьирования урожайности на ¿^-диаграммах также строятся прямые, каждая из которых задает области получения заданной урожайности с соответствующей вероятностью. Вероятность получения урожайности 90% означает возможность получения заданной урожайности в 9 из 10 лет, 80% - в 8 из 10 лет. Уравнения соответствующих прямых имеют вид:

У = Уо + 0,84 а у (80% вероятность обеспечения урожайности);

У = Уо + 1,28 (Ту (90% вероятность обеспечения урожайности);

где Уо - заданный уровень урожайности.

Область, расположенная выше первой прямой, соответствует возможности получения урожайности с вероятностью выше 80%, второй - 90%.

Рассмотрим динамику урожайности ячменя в опыте ЦОС "Изучение роли органического вещества навоза в повышении плодородия дерново-подзолистых почв" на диаграммах (Рис.2). Применение тройной дозыМРК. и эквивалентной ей дозы органо-минеральных удобрений позволяет обеспечить устойчивую урожайность 20 ц/га. Для минерального варианта получение такого урожая в 8 годах из 10 потребовало периода внесения удобрений 1968-82 гг. (т.е. прохождения 4 ротаций севооборота), а на органо-минеральном варианте достигалось практически сразу. Урожайность органо-минерального варианта оставалась в 1974-93 гг. на уровне 28-31 ц/га, но квадратичное отклонение снижалось последовательно практически вдвое, достигая минимума 4,7 ц/га, что позволило достичь и превысить вероятность 90% получения урожая 20 ц/га. В этот же период урожайность минерального варианта также составляла 28-30 ц/га, при большей величине межгодичной изменчивости - минимальное значение в полтора раза превышает минимум органо-минерального варианта и, как следствие, достигалась не более чем 85% вероятность урожая 20 ц/га, за исключением короткого периода 1985-94 гг. После прекращения внесения удобрений в 1992 г. урожайность падает в обоих вариантах до уровня 18 ц/га при квадратическом отклонении 11 ц/га, что примерно соответствует 80% обеспеченности урожая зерна 10 ц/га.

Полученные данные можно представить и в другом виде, оценив повторяемость заданной урожайности. Оценки для сравниваемых вариантов приведены в таблице 3, выбранные периоды соответствуют начальной и конечной точкам диаграммы, а также времени достижения минимальной дисперсии. Как видно из данных таблицы, начальные и конечные условия обеспечения урожайности ячменя в обоих вариантах очень близки.

У, ц/га У, ц/га

а б

Рис. 2. Диаграмма оценок средних величин и средних квадратичных отклонений урожайности ячменя в длительном полевом опыте ЦОС СШ 5 по 10-летним скользящим периодам в 19681999 гг. Варианты: а - Н+2ЫРК, б - (3 ИРК). Цифры на графиках обозначают соответствующий период, за который проведено сглаживание:! -1968-1977, 18- 1985-1994,23-1990-1999 гг.

Вероятности для периода 1985-94 гг. различны - вероятность обеспечения урожая более 20 ц/га больше для органо-минерального варианта по сравнению с минеральным (94,4% и 85,2%, соответственно), тем не менее, минеральный вариант обеспечивает большую повторяемость урожаев более 30 ц/га - 37,4 и 29,1% для вариантов ЗОТК и 2МРК+Н, соответственно. Органо-минеральный вариант оказывается более стабильным в обеспечении урожайности на уровне 25-30 ц/га, внесение эквивалентной дозы минеральных удобрений приводит к меньшей устойчивости системы. Совместное исследование изменения средних и дисперсий многолетних рядов урожайности на основе скользящих оценок в проанализированных опытах Геосети позволило выявить следующее:

Экспериментально подтверждается возможность поддержания в течение длительного времени вероятности обеспеченности заданного урожая при последовательном возрастании урожая с увеличением дисперсии, либо обратный процесс - снижения урожая и дисперсии. В условиях Нечерноземной зоны диапазон варьирования урожайности увеличивается при увеличении доз применяемых удобрений при уровне минерального питания, отличном от оптимального. При значительном увеличении варьирования с ростом урожайности проявляется преимущество органо-минеральных систем удобрения в обеспечении устойчивости урожая, при слабом увеличении варьирования - минеральных систем при эквивалентных дозах внесения.

Таблица 3. Повторяемость урожаев ячменя в длительном полевом опыте ЦОС ВНИИА "Изучение роли органического вещества навоза в повышении плодородия дерново-подзолистых почв" за отдельные 10-летние периоды_

Вариант, у , Ц/га а у, ц/га Повторяемость урожаев, %

Годы <15 ц/га > 20 ц/га >30 ц/га

Н+2ЫРК,1968-77 гг. 28,78 11,78 12,1 77,0 46,0

Н+2ЫРК, 1985-94 гг. 27,45 4,67 0,39 94,4 29,1

Н+2№К,1990-99 гг. 18,24 10,81 38,1 43,6 13,8

ЗМ>К, 1968-77 гг. 26,61 11,86 16,3 71,2 39,0

ЗЫРК, 1985-94 гг. 27,67 7,32 - 4,2 85,2 37,4

3№»К, 1990-99 гг. 18,66 11,47 37,4 45,2 16,1

Улучшение агроклиматических условий при одновременном улучшении условий питания растений дает возможность увеличения урожайности с одновременным снижением дисперсии, но, как правило, данное изменение нестабильно во времени. В неблагоприятные годы и при прекращении внесения удобрений урожайность снижается на фоне повышения дисперсии. Многолетний тренд падения плодородия почвы вызывает снижение урожайности при одновременном уменьшении дисперсии и снижении обеспеченности урожайности. Выявлено влияние увеличения не только абсолютной величины, но и стабильности урожаев за счет внесения агрохимических средств как в прямом действии, так и в последействии. При росте обеспеченной урожайности на 50-100% в зависимости от окультуренности почвы при использовании удобрений и до-

полнительном увеличении за счет применения средств защиты возможно последовательное снижение среднеквадратичного отклонения более чем вдвое по сравнению с условиями питания, отличными от оптимальных.

Глава 4. Оценка и прогноз эффективности минеральных удобрений в условиях изменяющегося климата

Используя данные краткосрочных и длительных опытов учреждений Геосети, Агрохимслужбы, Госсортсети и Госкомгидромета (7000 опытов), привлеченные Федосеевым (1979) для оценки средней эффективности удобрений 60-х гг. XX века и данные гидрометеорологических наблюдений по 455 станциям на территории бывшего СССР за период с 1975 по 2004 г., нами получены зависимости возможного изменения эффективности применения азотных удобрений за счет наблюдаемых изменений климата:

где ду - прибавка урожая озимых зерновых культур для доз N40.60P40-60K40.60, т/га; йТК- гидротермический коэффициент за период с температурой воздуха > 10°С, Н - запас гумуса в т/га в пахотном слое почвы.

Результаты, представленные на рисунке 3, получены на основании приведенных выше уравнений регрессии и позволяют оценить возможные изменения дифференцированно по каждому региону России. Эффективность удобрений для большинства важных в сельскохозяйственном отношении регионов нашей страны за последние 30 лет росла или сохранялась на прежнем уровне, потенциальный выигрыш при этом составил от 0,5 до 3 ц/га.

Этот вывод относится, прежде всего, к территории Северо-Кавказского, Поволжского и Уральского экономических районов. Вместе с тем, как результат увеличения засушливости климата в Алтайском крае, Забайкалье, а также на Дальнем Востоке и в ряде областей Нечерноземья (Смоленская, Тверская. Ярославская, Вологодская, Новгородская) потенциальная эффективность удобрений снизилась на 0,5-2 ц/га. В данном исследовании для оценки изменения эффективности удобрений использованы также данные краткосрочных и длительных опытов с удобрениями Геосети. Для выборки по Нижегородской области использовали только данные по серым лесным почвам, для Владимирской и Московской - по дерново-подзолистым. Каждую выборку разделили по степени окультуренности почв в соответствии с медианными значениями общих выборок.

ДУ=-0,32 +0,66-С72Х

ДУ= -13,21 +13,63-вТК05 -9,21-10-' -вЖ2 -Я3

(2) (3),

1 I I I I таш

I- <- Ь • g - " «

Рис. 3. Влияние климата на изменение средней эффективности применения азотных удобрений под озимые культуры (ц/га) за период 1975 - 2004 гг. (Романенков, Сиротенко, 200В).

Для Московской области критерием разделения выборки было содержание подвижного Р205> равное 70 мг/кг (граница среднее-повышенное содержание), для Нижегородской - 150 мг/кг (граница повышенное-высокое содержание). В расчёт включили показатели окультуренности почвы, дозы NPK , температуру и осадки вегетационного периода. Также рассчитаны комбинированные показатели: произведения дозы азотных удобрений на сумму осадков апреля и мая (NR4, NR5) как отражение влияния погодных условий конкретного месяца на действие азотных удобрений; произведение рН и Р2О5; ГТК мая, июня и июля как комплексная характеристика увлажненности. Регрессионный анализ проводили методом последовательного включения переменных, с последующим выбором наиболее значимых и взаимно не повторяющихся с учетом их сравнимости для различных территорий. Результаты расчетов представлены в таблице 4. Результаты моделирования урожайности зерновых культур на основе базы данных Геосети согласуются с описанными выше региональными оценками (Рис.4). Для Нижегородской области за последние 37 лет снижение урожайности составляет 1,5-2 ц/га для всего массива данных. Устойчивые прибавки урожая обеспечиваются при росте доз N удобрений до 150 кг/га. Для почв с меньшей степенью окультуренности снижение составляло 2-2,5 ц/га, оптимальной дозой N в этом случае оказывается 100 кг/га. Для Владимирской области снижение эффективности применения N удобрений за тот же период может достигать 3-4 ц/га. Оценка изменчивости эффективности доз азотных удобрений, вносимых под яровой ячмень на примере Московской области показывает слабо выраженный положительный тренд климатообусловленной урожайности - около 1 ц/га за 37 лет, наиболее проявляющийся при дозах до 60 кг/га N, что может быть обусловлено наблюдаемым положительным трендом осадков за апрель-май.

Таблица 4. Характеристика уравнений регрессии для расчета урожайности озимой пшеницы и ярового ячменя_____

область почвенные разности культура объем выборки, п влияющие переменные* коэффициент корреляции, Я

Нижегородская все озимая пшеница 157 К N Т7,Ыг,рНаз, Ж4, вТК; 0,647

наименее окультуренные озимая пшеница 79 • А, N. Т5, Я5, М рН0'5, Ж4 0,828

Владимирская все озимая пшеница 72 Т5, Ж4, Ль Р+К 0,916

Московская, ЦОС ВНИИА все озимая пшеница 256 Ри'\ Тб, N11,, К, к, Р205, Ы2, Д Я, 0,812

наименее окультуренные озимая пшеница 139 Р"'\ Тб, Ж4, Я5, К Р205, N2, N 0,851

все ячмень 329 N Тб, Р2О5, Т4, щ ъ, Ж5 0,818

наименее окультуренные ячмень 159 Я6, N. Тб, 1*5, Т5, рН0'5, Ж3 0,919

* Ь - содержание гумуса (%), НРД- дозы минеральных удобрений , ц/га, рН - величина рН, Т и Я - температура и осадки соответствующего календарного месяца

Рис. 4. Динамика урожайности рассчитанной в соответствии с уравнениями множественной регрессии (Таблица 4) по метеорологическим данным и соответствующие многолетние линейные тренды для заданных доз минеральных удобрений и контроля (1970-2007 гг.). а - пшеница, Нижегородская область, общая выборка; б - то же, слабоокуль-туренные почвы; в - ячмень, Центральная ОС ВНИИА, Московская область

На основе математических моделей зависимости прибавки урожая от дозы азотного удобрения рассчитаны, исходя из устойчивого набора факторов, определяющих взаимодействие внесённых доз азота с количеством осадков в период возобновления вегетации (Я4) для озимой пшеницы и начала вегетации (1^5) - для ячменя. Для озимой пшеницы соответствующее уравнение может быть представлено в виде

§=а-К4-Ь-^, (4)

дУ ( , где--приращение урожайности У (ц/га) на кг действующего вещества азотных

ЗА^

удобрений ¿V, а, Ь, с - коэффициенты, - сумма апрельских осадков, мм.

Исследование окупаемости азотных удобрений прибавкой урожая зерновых в Нечернозёмной зоне в Нижегородской, Владимирской и Московской областям показало, что максимум окупаемости для озимой пшеницы пропорционален величине апрельских осадков. Увеличение осадков на 10 мм увеличивают урожай озимых на 0,6-1,5 кг зерна/кг азота, а яровых - 0,5-0,9 кг зерна/кг азота. Увеличение дозы N на каждые 10 кг приводит к снижению окупаемости азотных удобрений в среднем на 0,8 кг зерна при варьировании 0,7-1,0 кг зерна. Такое снижение происходит на 20% быстрее на менее окультуренных почвах. Зная условия увлажненности весеннего периода, можно составлять прогноз окупаемости азотных удобрений для почв разной степени окультуренности (Рис.5). Так, в 70-80-х гг. XX в. количество апрельских осадков в Московской области изменялось от 7 до 62 мм. В соответствии с этим максимальная окупаемость азотных удобрений составляла 6-16 кг зерна/кг азота.

Рис. 5. Изменение окупаемости азотных удобрений под озимую пшеницу, ЦОС ВНИИА. а - общая выборка, б - почвы с низким и средним содержанием подвижного фосфора.

Варьирование, связанное с изменением окультуренности почвы, сопоставимо с влиянием погодных условий. Оптимальная доза удобрений возрастает до 120-180 кг/га в годы с благоприятными климатическими условиями, и её ежегодная корректировка требует обязательного учёта степени окультуренности почв.

Глава 5. Разработка и использование статистических моделей динамики органического углерода почв Нечерноземной зоны

Исследования на основе статистического моделирования динамики органического С проводились с использованием массива данных длительных опытов Геосети. Для каждого многолетнего полевого опыта с помощью имитационной системы КЛИМАТ-ПОЧВА-УРОЖАЙ были рассчитаны влагозапасы почвы, эвапотранспирация, коэффициенты увлажнения, климатообусловленная урожайность зерновых культур, биоклиматический потенциал для нескольких уровней интенсификации земледелия и другие показатели. Предварительный статистический анализ позволил выбрать из них наиболее информативные, которыми оказались биоклиматический потенциал (ц/га) и коэффициент увлажнения (отношение осадков к испаряемости за период с температурой воздуха выше 5°). Для построения модели баланса гумуса использован метод множественного регрессионного анализа. Полученная модель является нелинейной функцией со степенными полиномами. Для расчета зависимой переменной изменения содержания С в пахотном слое почвы за год (ДС, % год"1) получено уравнение

АС= /{С,и Ь, Ы, II, РР, МТ, КУ, БКП) (5)

где Сн - начальное содержание органического углерода, (%); Ь - содержание физической глины, (%); N - среднегодовая доза N минеральных удобрений в составе №>К, (кг N га"1 год"'); Я- среднегодовая доза органических удобрений, (т/га/год); РР - доля пропашных культур и чистого пара в севообороте, (%); МТ - доля многолетних трав (либо сидератов) в севообороте, (%);КУ - коэффициент увлажнения (отношение осадков к испаряемости за период с температурой воздуха выше 5°)-,БКП - биоклиматический потенциал или первичная биологическая продуктивность (т га-1 год"1).

Независимые переменные делятся на три группы: почвенные (Ся,£), сельскохозяйственные Н, РР, МТ) и климатические (КУ, БКП) (табл.5). БКП определяет приходную, а КУ - расходную составляющую углеродного баланса пахотной почвы. С ростом БКП приходная составляющая (масса корневых и пожнивных остатков) увеличивается, а с ростом КУ- активизируются процессы разложения органики, т.е. увеличивается расходная составляющая углеродного баланса. Полученная модель использована для проведения расчётов для Московской области. Установлено, что возрастание доз навоза в диапазоне 0-10 т/га для тяжелосуглинистых почв обеспечивает поддержание бездефицитного баланса гумуса при содержании органического С в почве 1,5-2% без применения навоза, а при содержании С 2,5% ежегодно необходимо вносить не менее 3,2 т/га (Рис.6).

Таким образом может быть определено количество навоза, позволяющее обеспечить поддержание стационарных запасов органического С для определенной специализации хозяйства. Управление запасами органического углерода пахотных почв возможно также с помощью изменения структуры севооборотов.

Таблица 5. Оценки коэффициентов уравнения регрессии для расчета годичных изменений запасов органического углерода (ДС, %тод"') дерново-подзолистых почв в зависимости от климатических, почвенных и агротехнических факторов

Независимые переменные (структура модели) Оценки коэффициентов регрессии Стандартные ошибки коэффициентов регрессии 1-статистики р-оценки

Константа -7,237 0,0025 -0,28 0,7768

РР-С„4'Ч^ -1,026 10° 7,50 10"' -13,68 <10ч

МТ-Сн4-Ь' 1,835 10* 1,47 10"ш 12,44 <10""

(Н+4)и-"-СнАЛ(БКП-40) 6,662 10° 9,12 10'" 7,30 <10^

-0,014 5,63 Ю-3 -2,42 0,0160

(РР+25)АБКПи 7,454 10"" 1,35 Ю"* 5,51 <10"4

Ь' ■(Н+2)и'ь 4,363 10"" 7,57 10"* 5,76 <10""

(Ы+З5)и-3-Сн4 'БКП^ 1,850 10"ш 6,81 10"" 2,72 •сЮ"4

ЬБЮТ* -2,059 10* 2,96 10"ш -6,95 СЮ"4

/-статистики определяют значимость независимых переменных. Оценки параметров, в 2 раза превосходящие стандартную ошибку (г > 2,0) при использованном числе степеней свободы могут рассматриваться как статистически значимые (на уровне р<0,05). Оценка р определяет конкретный уровень значимости, представляющий вероятность ошибки оценки влияния каждой из независимых переменных.

0.04

0.03

0.02

0.01

-0.01

-0.02

Рис. 6. Ежегодное изменение содержания органического С (%) в дерново-подзолистой пахотной почве Московской области в зависимости от ежегодных доз вносимого навоза при различном начальном содержании С (Сн, %). Условия: доля пропашных культур в севообороте -23%, доля многолетних трав

- 56%, доза N удобрений в составе ИРК 22,5 кг/га, содержание физической глины

- 45%.

Доза навоза, т/га

Для условий Московской области при доле зерновых культур в севообороте 21% для поддержания запасов С при его начальном содержании 1,5% необходимо примерно половину площади отводить под травы, при 2,5% - не менее 58%. Возможно использование разработанной модели для мониторинга баланса С с учетом изменения всех факторов, т.е. оценка реальной агротехноген-ной нагрузки на сельскохозяйственные угодья и особенностей применяемых систем земледелия. Данный подход по проведению математического моделирования на основе ГИС-технологий реализован на районном уровне для Московской области с использованием статистической информации 1986-2000 гг. (Савин с соавт., 2002). Для осуществления геоинформационного моделирования данные о доли многолетних трав, пропашных и зерновых культур в севооборо-

тах, вносимом азоте с органическими и минеральными удобрениями привязывались к административным районам области, а входные климатические параметры были представлены в виде квадратов размером 5 х 5 км.

Установлено, что влияние агротехнических факторов на баланс ОВ возрастало в ряду минеральные удобрения > органические удобрения > доля многолетних трав в структуре севооборота. Доля многолетних трав в севообороте оказывала наиболее существенное влияние на направленность динамики С. При снижении площадей многолетних трав до 38% в структуре севооборотов невозможно обеспечить бездефицитный баланс гумуса для всех районов области. Почвы административных районов области отличались различной направленностью изменений содержания С при изменении рассмотренных факторов агротехники (Рис.7). Почвы западных и центральных районов характеризуются устойчивым отрицательным балансом. В целом даже при неизбежной внутрихозяйственной изменчивости в дозах органических и минеральных удобрений для разных полей, изменение доз удобрений и варьирование севооборотами не позволяло достичь бездефицитного баланса ОВ для большей части пахотных дерново-подзолистых почв области.

Наиболее отзывчиво содержание С на изменение рассмотренных факторов агротехники оказалось в пахотных дерново-подзолистых почвах легкого механического состава водно-ледниковых и аллювиальных равнин севера области и Мещерской низменности.

Рис. 7. Возможный сценарий изменения органического углерода при минимальной (38%) и максимальной (69%) доле многолетних трав в севообороте за счет уменьшения доли пропашных культур. Красный цвет - интенсивные потери исходных запасов С, желтый цвет -незначительная потеря исходных запасов, зеленый цвет - накопление С.

На основе полученной модели оценено влияние ожидаемого изменения климата на углеродный баланс пахотных почв Нечерноземной зоны России. Для расчета использовалась имитационная система КЛИМАТ-ПОЧВА-УРОЖАИ. Входными параметрами служили сценарии глобальных изменений климата, рассчитанные по модели Нас1СМЗ (Великобритания). Расчеты на 2010, 2030 и 2050 гг. показывают, что при изменении климата снижается насыщен-

ность севооборотов многолетними травами, необходимая для поддержания стационарного содержания С пахотных почв на уровне 1,5 % (Табл. 6).

Таблица 6. Изменение условий бездефицитного баланса органического углерода для пахотных почв Нечерноземной зоны России при глобальном изменении климата

Область, республика Стационарные доли многолетних трав в севооборотах, % Стационарные дозы органических удобрений, т/гатод

Сн= 1,5 %, рр=30 %, ЛКЮ кг/гатод

1990 2010 2030 2050 1990 2010 2030 2050

Калининградская 45 39 33 24 4 2 1 0

Ленинградская 57 52 46 40 15 8 4 2

Псковская 53 47 42 37 9 4 3 1

Ярославская 56 52 46 43 12 8 4 3

Ивановская 56 52 48 46 13 8 5 4

Смоленская 51 46 41 39 7 4 2 2

Московская 53 49 46 44 8 5 4 3

Владимирская 54 50 48 47 9 6 5 5

Калужская 49 46 42 41 6 4 3 2

Тульская 52 48 47 49 8 5 4 6

Рязанская 52 52 48 54 8 8 5 10

Марий Эл 55 52 51 51 11 8 7 7

Чувашская 53 52 49 54 9 8 6 10

Мордовия 53 53 53 56 9 9 8 12

Удмуртия 56 53 52 55 13 9 8 11

Особенно значительные изменения ожидаются на территории Калининградской области. Необходимая доля многолетних трав в севообороте уменьшается за 60 лет почти в 2 раза - с 45 % в 1990 г. до 24 % - в 2050 г. Для Московской и Ленинградской областей доля посевов многолетних трав в результате изменений климата может быть снижена с 57 и 53 % в 1990 г. до 40 и 44 % в 2050 г., соответственно. Результаты подобных расчетов для органических удобрений также показывают, что по мере развития глобального изменения климата дозы органических удобрений, поддерживающие бездефицитный баланс органического С почвы, уменьшаются в среднем на рассматриваемой территории с 11,7 т/гатод в 1990 г. до 5 т/гатод в 2050 г.

Глава 6. Использование динамических моделей для описания изменений запасов почвенного углерода

Применение математического моделирования - главным образом, на основе моделей множественной регрессии давало возможность изучать закономерности действия удобрений в моделях плодородия почв и качества сельскохозяйственной продукции, оценки окупаемости минеральных удобрений и экологических рисков землепользования не путем формирования выборки из экспериментального материала, а с помощью численных экспериментов, что решало проблему репрезентативности малых выборок при одновременном изучении

большого количества факторов (Державин, 1992, Стребков и Кирикой,1985, 1988; Методика..., 1990; Расчет баланса..., 1992; Модели управления...,2000). Вместе с тем, применение эмпирико-статистического подхода возможно только в диапазоне изменения факторов, изученных в активном эксперименте. Указанных недостатков в значительной степени лишен основанный на динамических моделях имитационный подход к интерпретации и обобщению данных (Полу-эктов, 1991; Сиротенко, 1981). Для описания динамики органического углерода пахотных почв разработана модель, учитывающая продуктивность в зависимости от поступления азота, зависящего от скорости разложения гумуса, растительных остатков и органических удобрений, а также от вносимых азотных минеральных удобрений (Сиротенко, Романенков, 2003).

Модель представлена следующей системой дифференциальных уравнений:

(LtL = hRmRR + hFmFF — (тн + S) Н, dt

Щ = k0M(N)-mRR, dt

dF r „

-= —ttipF,

dt Jm F

N = fr

M(N) = Yp

д,+a mHH■

■/3(1 -hR)mRR + y(1 - hF )mPF,

N

■Уо-

(6)

(7)

(8)

Здесь H- запас углерода в гумусе (тСта"), R и F - запасы углерода в растительных остатках и органических удобрениях, соответственно (тСта"1), т% , тр и тн - коэффициенты разложения растительных остатков, органических удобрений и гумуса, соответственно (год"1), hRnhp - безразмерные коэффициенты гумификации растительных остатков и органических удобрений, S - коэффициент эрозионных потерь гумуса (год"1), fm - содержание углерода в органических удобрениях (тСта"1 тод"1), N - эффективные запасы неорганического азота в почве (кгта"1), Д- - содержание азота в минеральных удобрениях (кг-га* '•год"1), а, р, у - коэффициенты для перехода от содержания углерода к содержанию азота kvN- (т С) _1, Yp - урожайность при фиксированном уровне минерального питания Np (т С- га"1- год), , ко - биологический урожай, ежегодно поступающий в почву, р и у0- константы.

Для идентификации модели использовалось 19 вариантов полевого опыта с бессменными культурами, черным паром и севооборотами, проводимого в Московской области с 1957 по 1965 г. Почвенным институтом им.В.В. Докучаева («Снегири», Истринский район) Модель воспроизводила 89 % наблюдаемой дисперсии содержания гумуса на выборке, включающей 64 измерения (Рис.8). Важным преимуществом использования динамического моделирования является возможность имитации условий проведения длительного полевого опыта, которые по различным причинам не реализованы на практике. Выходные данные предложенной модели дают возможность оценить чувствитель-

ность различных составляющих баланса ОВ к изменению климатических условий вегетационного периода, доз и сроков вносимых удобрений, ротации севооборота, а также взаимодействие указанных факторов.

• Пар

■ Бессменные культуры

♦ Севообороты с многолетними травами

* Севообороты с многолетними травами и бобовыми

V»-'

Рис. 8. Соответствие расчётных и измеренных данных запасов почвенного С в слое 0-20 см (т/га) для динамической модели органического вещества агроэко-систем.

-8 -6 -4 -2 0 2 4

Эксперимент

Для имитации опыта должен быть задан сценарий, включающий следующую информацию:

• Начальные условия: содержание гумуса (т Ста"1) в пахотном (0-20 см) и подпахотном (20-30 см) слоях почвы, вид сельскохозяйственной культуры предшествующего года, ее урожайность и дозы внесенных удобрений (в кг К-год"1 для минеральных и т Стод"1 для органических).

• Продолжительность опыта и чередование сельскохозяйственных культур.

• Сценарий внесения органических и минеральных удобрений (по годам за период опыта).

• Климатический сценарий опыта (по годам за период опыта).

Результаты имитационного моделирования при последовательном повторении условий самого влажного (1962) и самого засушливого (1964) года за период проведения полевого опыта для бессменного овса указывают, что климатические условия являются существенным фактором, влияющим на динамику ОВ для культуры бессменного овса. Сопоставление кривых на рисунке 9 показывает, что при повторении засушливых лет бездефицитный баланс С в течение длительного периода можно поддерживать при указанном выше режиме внесений удобрений благодаря резкому сокращению скорости разложения ОВ. Напротив, в условиях последовательных влажных лет, несмотря на увеличение в поступлении С с растительными остатками, потеря С к концу девятилетнего периода увеличилась бы с 4,3 до 5,6 т Ста"1. Анализ кривой III позволяет заключить, что наибольшее увеличение запасов С при благоприятном климатическом сценарии может составить около 1 т Ста'1, при этом новое состояние равновесия достигается гораздо быстрее, чем в реальных условиях. В многолетнем ряду лет данный вариант будет иметь отрицательный баланс ОВ, за счет значительного усиления процессов минерализации во влажные годы, не компенсирующихся дополнительным поступлением С с неотчуждаемой растительной биомассой и поступлением С с органическими удобрениями.

Рис. 9. Влияние контрастных климатических условий на динамику С на варианте бессменного овса. Данные имитационного моделирования на примере полевого опыта "Снегири". Кривая I представляет реальные климатические условия, II - последовательность влажных лет, III - последовательность засушливых лет

год

Другой моделью, использованной в данном исследовании, являлась Ро-тамстедская динамическая углеродная модель RothC (Coleman and Jenkinson, 1995). Модель входит в десятку наиболее часто используемых в мире для описания динамики С (Smith et al., 1997). В модели OB разделяется на 5 пулов, имеющих различные скорости минерализации, описываемые уравнениями первого порядка: легкоразлагаемые растительные остатки (DPM), устойчивый растительный материал (RPM), С микробной биомассы (ВЮ), специфические гумусовые соединения (HUM) и инертное ОВ. Среднее время оборачиваемости пулов (MRT) составляет 0,1; 3,3; 1,5; 50 и 50 ООО лет, соответственно.

Ротамстедская динамическая углеродная модель использована для описания динамики гумуса в длительных опытах Геосети: ВНИИОУ, Пермского НИИСХ, ВНИИ льна и Донского зонального НИИСХ.

Применение RothC позволило адекватно описывать наблюдаемые в опытах длительные изменения запасов общего С при условии, что они вызваны преимущественно многолетним трендом, а не ежегодной и сезонной динамикой С. Соответствие расчётных и экспериментальных данных показано на рисунке 10. Среднегодовые потери С в атмосферу в виде С02 при минерализации растительных остатков, органического вещества и органических удобрений, рассчитанные по модели RothC для длительного опыта ВНИИОУ, согласуются с приводимыми Лукиным (2009) на основе расчёта баланса углерода за 34 года исследований. Например, для контрольного варианта среднегодовые потери определены в эксперименте и расчетах как 1071 и 1004 кг/га, соответственно.

Изменение запасов С во фракции модели, характеризующей легкоминерализуемые (или лабильные) компоненты, является характеристикой эффективности используемой системы удобрений и севооборота в длительном управлении запасами С. Возможность изменения запасов главным образом лабильной фракции С, устойчивость которой во времени определяется погодными условиями, обуславливает краткосрочное накопление запасов С в пахотных почвах и делает их зависимыми от уровня продуктивности севооборота. Невозможность поддержания запасов активного С в почве приводит к снижению общих запасов С.

ДС, т С га"1

1956 1958 1960 1962 1964

Так, из анализа динамики С почвы двух длительных опытов Пермского НИИСХ на основе динамического моделирования установлено, что в опыте 3 значительные изменения лабильного пула С наблюдаются в течение первых 16 лет после начала опыта, стабилизируясь затем на уровне, отличном для минерального варианта и вариантов с внесением органических удобрений (Рис. 10 б, 11). В данном опыте органическая и эквивалентная ей органо-минеральная система оказывали сходное влияние на динамику общих запасов органического С почвы и его отдельных пулов. Снижение общих запасов С в данной почве связано с невозможностью длительного поддержания запасов активного пула С при недостаточном поступлении свежих растительных остатков, что выявлено в длительном опыте 2. Накопление возможно при достижении положительного баланса элементов питания и достаточной доли трав в севообороте. Так, эффективное управление лабильной фракцией органического С при внесении удобрений обуславливает отмеченную Лабынцевъш (2002) в длительном опыте на черноземе обыкновенном связь между эффективным и потенциальным плодородием опытного участка. Общие запасы С возрастали только в том случае, когда баланс N и Р был положительным, что достигалось при применении средних доз органо-минеральных удобрений. Использование органических удобрений в среднегодовых дозах 10 т/га на фоне высоких доз минеральных удобрений обеспечивало накопление 90150 кг/га С за счёт последовательного возрастания лабильной фракций ОВ. При ведении зернопаропропашного севооборота обыкновенный чернозем с начальным содержанием С 2,5% без внесения удобрений ежегодно теряет 350 кг/га С за счет минерализации специфического органического вещества почвы. Диапазон варьирования общих запасов С при состоянии, близком к равновесному по общим запасам С, в процессе прохождения ротации составлял 0,18-0,2% (или 7-8% от исходного содержания) (Рис. 10 г).

В опытах на дерново-подзолистой почве показано, что если потери при минерализации превысят поступление свежего органического вещества, общее содержание С снижается главным образом за счет снижения запасов лабильной части почвенного углерода. Так, в опыте ВНИИ льна потеря общих запасов С происходит при невозможности поддержания исходного запаса активного С с регулярной потерей 1,5-2 т/га С при паровании, что составляет основную долю потерь в общем содержании С (Рис.10 в).

Факторами, оказывающими значительное влияние на динамику общего С и его фракций, является история землепользования участка проведения опыта, периодическое парование и смена чистого на занятой пар, внесение разовых высоких доз органических удобрений и изменение сроков их внесения. Варьирование дозами удобрений, не обеспечивающих положительный баланс элементов питания, а также влияние известкования являлось менее существенным и без периодического внесения органических удобрений обуславливало потери активного, а затем и общего С почвы. При высокой микробиологической активности, диагностируемой моделью по размеру пула С микробной биомассы, поддержание средней гумусированности возможно при ведении севооборотов с парованием только при внесении органических удобрений.

—Навоз 2 дозы

— Навоз+NPK средняя доза

— Навоз+NPK высокая доза

—Контроль

ШО 1990 Ц проведения отыта

1984 1989 1994 Год проведения опыта

Рис. 10. Запасы органического С, рассчитанные по модели ИоШС (линии) и определенные экспериментально (точки) в пахотном слое почвы длительного опыта: а - ВНИИОУ, б -Пермского НИИСХ, опыт 3, в - ВНИИ льна, г - Донского НИИСХ. Использованы ежегодные данные модели за август, соответствующие времени отбора почвенных образцов.

—Пиит —NPK

-lüHnott 1/2 NPK

JNPK+СтСОЗ

Мкяпс начала лрпвелгнпя опыта

Рис. 11. Рассчитанная по модели ИоШС в длительном опыте 3 (а) и 2 (б) Пермского НИИСХ динамика пула, характеризующего лабильное ОВ. Использованы ежемесячные выходные данные модели. 24

-Реальный севооборот -Зерно-шропропашной —Зерно-травиной

600

Рис. 12. Рассчитанная по модели RothC в 2002-2050 гг. динамика общих запасов С для различных севооборотов в варианте без внесения удобрений.

Время, месяцы

Все исследованные контрольные варианты опытов при условии отсутствия отчуждения наземной биомассы способны поддерживать исходные запасы С. Из этого следует, что при переходе пахотных почв в режим залежи и сохранения продуктивности ценоза на уровне контрольного варианта запасы С исследованных почв будут сохраняться или возрастать.

Модель ЯоШС использована на основе данных ВНИИОУ для прогнозного моделирования. Результаты расчетов с использованием модели позволяют задавать варианты севооборотов с различной долей трав и пропашных культур и исследовать возможность обеспечения бездефицитного баланса С за счёт альтернативных севооборотов. Имитационный эксперимент для условий 2001-2050 гг. включал следующие варианты севооборотов: реальный (зернопропашной, 25 % пропашных), зернотравяной (50% насыщение травами), зернопаропропашной (40% пропашных культур, 40% зерновых культур). Как видно из рисунка 12, варьирование севооборотами позволяет обеспечить прирост запасов органического углерода почти на 25% в течение 40 лет, в то время как при зернопаро-пропашном севообороте потери за этот период могут составить 15%.

Глава 7. Прогноз динамики запасов органического углерода пахотных почв Европейской территории России

На рисунке 13 показаны изменения запасов органического углерода пахотных черноземов Европейской территории России в 2000-2070 гг. при оптимальном экономическом сценарии адаптации и ведении неизменного земледелия. Для черноземов в условиях неизменного хозяйствования потери С могут достигать 0,2-0,25 т/га ежегодно. Наибольшие скорости потери С связаны как с максимальными запасами С в черноземах по сравнению с другими типами почв, так и с тем, что данные почвы при потере С не достигли нового уровня равновесия, несмотря на достаточно длительный (150-200 лет) период распашки. Наибольшие потери С прогнозируются для Краснодарского и Ставропольского краев, для Центрально-черноземной зоны на территории Курской, Рязанской, Липецкой, Тамбовской, Орловской, севера Воронежской области. Для остальных регионов, включая Поволжье, потери могут составлять 0,06-0,17 т/га С ежегодно. Полученные прогнозные данные для периода 2010-2050 гг. несколько меньше наблюдаемых в настоящее время: для черноземов Северного Кавказа в 1967-1995 г. они составляли 0,51 т/га, в 1986-90 гг. ежегодные потери возросли до 650-950 кг/га, а в Ставропольском крае и Северной Осетии потери превысили 1 т/га. В последние годы сборы зерна в регионе возросли, увеличилась урожайность зерновых культур, соответственно увеличился вынос элементов питания из почвы. В условиях, когда их вынос не компенсирован за счет внесения удобрений, значительно активизируется минерализация ОВ. Прогноз, вероятно, отражает снижение интенсивности скорости потери С по мере дегумифи-кации. Расчеты по динамической углеродной модели оказались меньше оценок на 2050 г., приводимых в работе Орлова с соавт. (1996), но тем не менее, возможна потеря от 10 до 18 т/га С за 70 лет.

Рис. 13. Прогноз возможного снижения запасов органического углерода в черноземах Европейской территории России за 2000-2069 гг., климатический сценарий АШ при неизменной (а) и оптимальной (б) системах земледелия.

В целом система мер, заложенных в адаптации по сценарию, рассчитанному на получение максимальной прибыли, оказывается неадекватной для долговременного поддержания исходных запасов С черноземных почв. Она позволяет снизить потери органического С почвы только на 2 т/га за 70 лет (0,03 т/га ежегодно), главным образом в черноземах лесостепи - в Орловской, Курской, Нижегородской области, в меньшей степени - в степной и сухостепной зонах.

Гораздо более эффективной система адаптационных мер оказывается для подзолистых почв (рис.14). Для этой зоны при неизменной системе хозяйствования к 2070 г. слабое (до 2 т/га за 70 лет) накопление органического С подзолистыми почвами прогнозируется для Смоленской, Тверской, Псковской, Новгородской, Калининградской областей. Для остальных областей в тот же период прогнозируется потеря исходных запасов С, до 8 т/га для Пермской и юга Московской области. Осуществление оптимального экономического сценария адаптации позволяет расширить площадь почв, депонирующих С, весьма существенно - за счет включения Московской, Ярославской, Владимирской и Ивановской областей. При этом для северо-запада Нечерноземной зоны накопление С может составить 14—16 т/га С за 70 лет. Юго-восточная, континентальная часть Нечерноземной зоны при этом остается источником эмиссии С. Поскольку статистическая модель гумуса была разработана на основе массива данных для дерново-подзолистых почв (Глава 5), расчет экологически и экономически устойчивого сценария был ограничен 19 из 47 субъектов РФ, в которых дерново-подзолистые пахотные почвы являются преобладающими. Эколого-экономический сценарий адаптации дает возможность обеспечить накопление С на всей территории распространения дерново-подзолистых почв, за исключением небольших участков на юге Московской и в Ленинградской области. Наибольшее накопление прогнозируется на северо-западе зоны - до 14 т/га С за 70 лет, в то время как в центральной ее части - до 8 т/га С, а южнее и восточнее удается накопить не более 4 т/га С или только обеспечить поддержание исходных запасов С. Эффективность адаптации является географически зависимой и заметно изменяется в зависимости от реализации того или иного климатического сценария.

Рис. 14. Прогноз изменения запасов органического углерода в подзолистых почвах Европейской территории России за 2000-2069 гг., климатический сценарий В2 при неизменной (А), оптимальной (Б) системах земледелия и при экологически и экономически устойчивом земледелии (В).

Установлена причина различий эффективности адаптационных мероприятий в пределах одной области. Анализ динамики содержания С в пахотных почвах Нечерноземной зоны в 2010-2050 гг., полученный на основе статистической модели баланса гумуса, показывает, что потери С при неизменной системе земледелия происходят практически для всех почв, содержание С в которых составляет менее 1,8%, а физической глины - менее 35%. Рисунок 15 дает представление об интенсивности процессов потери и накопления С дерново-подзолистыми почвами различной окультуренности и разного гранулометрического состава во времени при проведении адаптационных мероприятий. Рисунок содержит количественные оценки динамики С, но общее представление может быть получено по соотношению красных и зеленых тонов. Первые характеризуют условия депонирования С, вторые - потерю или состояние, близкое к равновесному. Так, в условиях 2000 г. наибольшие потери были характерны для среднегумусирован-ных среднесуглинистых почв, а прирост - для сильногумусированных почв (содержание С более 2%) средне- и тяжелосуглинистых.

Рис. 15. Расчётные годовые изменения содержания (%) органического углерода дерново-подзолистых почв в зависимости от содержания физической глины (Ь) и начального содержания С в 2000 г. для почв различных градаций по степени гумусиро-ванности (Методическиеуказания....2003) Условия:структура севооборотов и дозы удобрений в соответствии с базой данных для контуров ГИС-карты, климатические показатели в соответствии с 2000 г.

Рис. 16. Доля затрат в прибыли растениеводства на поддержание положительного баланса гумуса в 2050 г. для Нечерноземной зоны России. Эмиссионный сценарий В1.

Осуществление адаптационных мер позволяет уже в 2010-2020 гг. улучшить условия депонирования С в Нечерноземной зоне, преимущественно за счет возможности накопления С почвами, содержание физической глины в которых превышает 30%, например, для тяжелосуглинистых окультуренных почв они возрастают в 1,4-2 раза. Возможность депонирования С легкими почвами с низким содержанием С обеспечивается в различные временные промежутки в узком диапазоне соотношения физической глины и начального содержания С, который изменчив во времени. В связи с этим эффективность управления запасами С при реализации адаптационных мероприятий гораздо выше для окультуренных почв тяжелого гранулометрического состава. В 2030-40 гг. создаются сравнительно лучшие условия для депонирования С практически для всех дер-

ново-подзолистых почв. В 2050-60 гг. происходит увеличение ареала потенциальных потерь ранее накопленного С, прежде всего за счет ожидаемой потери С для слабоокультуренных почв с низким содержанием ОВ в широком диапазоне изменения гранулометрического состава. Рисунок 16 демонстрирует долю затрат в прибыли на поддержание положительного баланса гумуса в 2050 г. для Нечерноземной зоны (НЗ) России. Правильный подбор доли многолетних трав в севообороте играет существенную роль в снижении затрат на поддержание запасов органического С почвы. В областях Нечерноземной зоны, относящихся к Центральному ФО, доля трав в севооборотах позволяет поддерживать положительный баланс органического вещества в условиях 2050 г., за исключением Брянской, Рязанской и Московской областей. В данном регионе затраты на поддержание положительного баланса ОВ отсутствуют либо минимальны. Наиболее затратной оказывается территория северо-западных и юго-восточных районов НЗ. В юго-восточных районах, наиболее континентальных, затраты достигают 30-40%, а в некоторых - 50-80% от общей прибыли. Здесь дефицит доли трав в севооборотах может составлять 25-35 %. Другим фактором, обеспечивающих поддержание бездефицитного баланса органического вещества, является применение органических удобрений, но их влияние значительно меньше по сравнению со структурой севооборота. Адаптационный оптимальный экономический сценарий в Центральном ФО может скомпенсировать 4575% относительных потерь запасов С за 70-летний период, обеспечивая одновременно прирост продуктивности основных сельскохозяйственных культур в 2 и более раз. Экономически и экологически устойчивый сценарий адаптации позволяет обеспечить последовательное увеличение запасов С в 2000-2070 гг.

Универсальность данного подхода позволяет использовать его для оценю! не только современных тенденций использования земельных ресурсов территории, получаемых на основе мониторинга, но и предлагать своевременные меры изменения специализации региональных систем сельскохозяйственного производства, с учетом длительного обеспечения устойчивости землепользования. Кроме того, появляется возможность оценки эффективности во времени агротехнических, агрохимических и почвозащитных мероприятий с корректировкой элементов агротехнологии на основе имеющейся нормативной и справочной документации, разработанной для получения оптимальных урожаев.

Выводы

1. Совместный анализ содержания органического вещества почвы и динамики продуктивности длительных агрохимических опытов, в которых изучаются приемы оптимизации минерального питания растений, сохранения и повышения плодородия почв является основой для обоснования методов управления многолетней динамикой агроэкосистем.

2. Использование баз данных полевых опытов, в которых отражены наблюдения за урожайностью и органическим веществом почвы в течение 15-20 лет, является достаточным для формализации задач оценки урожайности для различных уровней почвенного плодородия. Применение моделей на их основе дает возможность количественно оценить роль управляемых и случайных факторов формирования урожая и изменения запасов ОВ, прогнозировать изменения содержания органического углерода во времени, с учётом экономически оправданных и экологически эффективных критериев.

3. Изменение запасов активной фракции С характеризует эффективность используемой системы удобрений и севооборотов в длительном управлении запасами С. Изменение запасов С легкотрансформируемой фракции обуславливает краткосрочное накопление С в пахотных почвах и делает их зависимыми от уровня продуктивности севооборота.

4. Поддержание на заданном уровне активной фракции С в течение длительного времени обеспечивается при положительном балансе элементов питания, применении органических удобрений и достаточной доли трав в севообороте. Показано, что управление углеродным режимом пахотных почв с помощью изменения структуры севооборотов более эффективно, чем с помощью изменения доз органических и минеральных удобрений.

5. Показано, что Нечерноземная зона наиболее перспективна для осуществления адаптационных мер к ожидаемым изменениям климата, при условии периодической корректировки адаптивных стратегий во времени. Ожидаемое изменение климата увеличит приходную и уменьшит расходную составляющие углеродного баланса ее почв. Роста первой следует ожидать в связи с увеличением биологической продуктивности, а снижение второй - вследствие снижения запасов влаги в почвах и, соответственно, замедления процессов минерализации органических веществ. В результате в 2050 г. необходимые дозы органических удобрений могут быть уменьшены, а доля многолетних трав снижена по сравнению с их уровнями, необходимыми при современном климате для интенсивного устойчивого сельскохозяйственного производства.

6. Показано, что роль агротехнических факторов в обеспечении положительного баланса органического углерода пахотных дерново-подзолистых почв выше для окультуренных почв. Тяжелосуглинистые и среднесуглини-стые почвы с содержанием органического углерода свыше 2% обладают наибольшим потенциалом для его устойчивого накопления до середины текущего столетия.

7. Расчёты для Южного и Приволжского регионов показывают, что традиционные агротехнологии приводят к устойчивым потерям органического углерода почвы. Изменения севооборотов, сроков сева и систем удобрения не обеспечивают поддержания заданных запасов органического С почвы. Необходимость внедрения более действенных адаптационных мер в агротехноло-гиях данных регионов требует постановки дополнительных полевых опытов.

8. На основе обработки данных длительных опытов в Нечерноземной зоне за счёт естественного плодородия почв возможно обеспечение 25-55% реализации потенциала продуктивности яровых зерновых культур. При внесении удобрений поддерживается потенциал продуктивности до 65-80%. Дополнительное увеличение возможно при использовании средств защиты растений, что последовательно снижает риски низкого урожая в неблагоприятные климатические годы.

9. Установлено, что за последние 30 лет наблюдаемые изменения климата для большинства зернопроизводящих регионов России способствовали повышению эффективности применения азотных удобрений. Увеличение окупаемости средних (40-60 кг/га) доз удобрений составило 0,1-0,6 кг К/кг зерна.

10. Показано, что для оценки динамики органического углерода в пахотных почвах в условиях изменяющегося климата необходим одновременный учет приходных и расходных составляющих - первых на основе учета прихода органического вещества в почву с учетом влияния климатических и агротехнических факторов на продуктивность агросистем, вторых - посредством учета влияния температуры и влажности почвы на скорость разложения органического вещества.

11. Предложено для разработки единой схемы мониторинга последствий изменения климата для сельского хозяйства совместное использование моделей продуктивности агроэкосистем и динамики органического вещества почвы, что обеспечивает выделение территорий с разной устойчивостью к изменениям климата и системам земледелия, оценку затрат на поддержание бездефицитного баланса органического вещества почвы. Разработан метод региональной оценки и прогноза влияния ожидаемых изменений климата на сельскохозяйственное производство с использованием моделей динамики органического вещества почвы для оценки своевременности и эффективности адаптационных мер. Необходимо, чтобы используемая для мониторинга углеродная модель была адекватна для данных почвенно-климатических условий и обеспечивала дифференцированный учет гетерогености органического вещества почвы при минимально возможном усреднении данных.

12. Разработан способ сравнения вариантов длительных опытов на основе анализа устойчивости и изменений во времени реальной и потенциальной урожайности отдельных культур севооборота в многолетних временных рядах, позволяющий оценить совместное влияние элементов агротехнологии и агроклиматических условий.

Список основных публикаций по теме диссертации: *

1. Литвак Ш.И., Шевцова JI.K., Романенков В.А., Явтушенко В.Е., Варламов В.А. Агроэкологический полигон - новая форма агрохимического полевого эксперимента // Агрохимия, 1997.N 5. С. 89-95.

2. Романенков В.А., Шевцова Л.К., Сиротенко О.Д., Никитина Л.В., Володарская И.В., Родионова В.Н. Информационные базы данных длительных опытов и их использование для оценки устойчивости почв при воздействии природных и антропогенных фкторов в зональных системах земледелия // Бюлл. ВИУА. 2001. № 115. С.62-65.

3. Sirotenko O.D., Shevtsova L.K., Romanenkov V.A. Model type selection for the examination of SOM dynamics and soil assessment as C02 source/sink based on EuroSOMNET database // Plant nutrition -Food security and sus-tainability of agro-ecosystems. W.J. Horst et al. (eds). 2001. 954-955.

4. Шевцова Л.К., Романенков В.А., Родионова В.Н., Володарская ИВ. Опыт создания электронных баз данных органического вещества почвы длительных полевых опытов с удобрениями // Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов. Материалы региональной научно-практической конференции. Новосибирск, 2000. С. 137-140.

5. Милащенко Н.З., Романенков В.А. Организация информационной базы данных длительных полевых опытов Геосети, координируемой Всероссийским НИИ удобрений и агропочвоведения им. Д.Н. Прянишникова // Совершенствование координации научных исследований в АПК: теория и практика. Т.Н. М.: РАСХН, ЦИНАО, 2002. С. 107-112.

6. Савин И.Ю., Сиротенко О.Д., Романенков В.А., Шевцова Л.К. Оценка роли агротехнических факторов в балансе органического углерода пахотных почв // Почвы Московской области и их использование. T.l. М. 2002. С. 324-335.

7. Шевцова Л.К., Романенков В.А., Сиротенко О. Д., Володарская И.В. Теория и практика использования информационной базы длительных опытов геосети виуа на примере исследования гумусного состояния почв // История развития агрохимических исследований в ВИУА. М.: Агрокон-салт, 2002. С. 67-75.

8. Franko U., Schramm G., Rodionova V., Korschens M., Smith P., Coleman K., Romanenkov V., Shevtsova L. EuroSOMNET - a database for long-term experiments on soil organic matter in Europe // Computers and Electronics in Agric. 2002. V. 33. P. 233-239.

9. Smith P., Falloon P.D., Korschens M., Shevtsova L.K., Franko U., Romanenkov V., Coleman K., Rodionova V., Smith J.U., Schramm U. EuroSOMNET - a European database of long-term experiments on soil organic matter: the WWW metadatabase // Journal of Agric. Sci. 2002.V.138. P. 123-134.

* Выделены публикации в изданиях^ рекомендованных ВАК России для публикации результатов диссертационных работ

10.Романенков В.А., Канзываа С. О., Шевцова Л.К. Использование статистических методов при исследовании информационных баз данных длительных опытов по органическому веществу почвы // Совершенствование методики проведения длительных полевых опытов и математические методы обработки экспериментальных данных. М.: Агроконсалт, 2003.С. 105-116.

Н.Сиротенко О.Д., Романенков В.А., Шевцова JI.K. Имитационная система поддержки и обобщения результатов многолетних полевых опытов // Агрохимия. 2003. № 10. С.80-89.

Н.Сиротенко О..Д. Романенков В.А., Шевцова Л.К. Имитационная система поддержки и обобщения результатов многолетних полевых опытов в земледелии // Совершенствование методики проведения длительных полевых опытов и математические методы обработки экспериментальных данных. М.: Агроконсалт, 2003. С. 84-89.

\Ъ.Шеецова Л.К., Канзываа С.О., Романенков В.А., Небольсина З.Л., Ли-совой Н.В. Гумусное состояние почв при длительном применении различных систем удобрения и в условиях их последействия // Пло-дородие.2003. № 6. С.16-19.

\4.Shevtova L„ Romanenkov V., Sirotenko О., Kanzyvaa S. SOM transformation study in arable soils based on long-term experiments in Russia: historical experience and international co-operation // Archives of Agronomy and Soil Science. 2003. V. 49, P. 485-502.

1 S.Shevtova L., Romanenkov V., Sirotenko O., Smith P., Smith Jo U., Leech P., Kanzyvaa S. Rodionova V. Effect of natural and agricultural factors on long-term soil organic matter dynamics in arable soddy-podzolic soils - modelling and observation // Geoderma. 2003. V.l 16, P. 165-189

16.Горшкова M.A, Романенков B.A., Рожков B.A., Сиротенко О.Д., Рухович Д.И., Шевцова Л.К., Королева П.В. Некоторые аспекты решения проблем глобальной экологии // Стратегическое управление и эффективность хозяйствования Сборник научных трудов. М.: Луч, 2004. С.3-8.

11.Рухович Д.И., Королева П.В., Вильчевская Е.В., Горшкова М.А., Романенков В.А. Стратегический аспект снижения эмиссии парниковых газов в атмосфере (модели и их апробация) // Стратегическое управление хозяйственными системами. Сборник научных трудов. М.: Луч, 2004. С.31-35.

18.Шевцова Л.К., Романенков В.А., Канзываа С.А., Шаов М.С. Влияние длительного применения удобрений на способность органического вещества почв к минерализации // Сборник докладов Международной научно-практической конференции «Агроэкологические функции органического вещества почв и использование органических удобрений и биоресурсов в ландшафтном земледелии» Владимир, 2004. С. 43-51.

19.Рожков В.А., Горшкова М.А., Романенков В.А. Моделирование динамики углерода на сельскохозяйственных землях Европейской территории России // Глобальные проявления техногенеза и изменения климата в агропромышленной сфере. М.: РАСХН, 2005. С.243-249.

20.Романенков Б.А., Романенко И.А., Сиротенко О.Д., Шевцова JI.K. Стратегия увеличения запасов почвенного углерода как составляющая комплексной политики устойчивости сельского хозяйства в условиях изменяющегося климата // Матер. Российской нац. конф. по исследованиям в рамках Международной программы «Человеческое измерение и окружающая среда». Звенигород, Московская обл., 10-12 ноября 2004 г. М.: РАСХН, 2005. С. 36-47.

21 Романенков В.А., Шевцова Л.К., Сиротенко О.Д. Использование моделей трансформации органического углерода в комплексной оценке плодородия и устойчивости почв // Методы исследования органического вещества почв. Владимир, 2005. С. 494-509.

22.Романенков В.А., Шевцова Л.К., Сиротенко ОД., Канзываа С.О. Современные подходы в оценке эмисии и депонирования С пахотными почвами и возможности управления данными процессами // Глобальные проявления техногенеза и изменения климата в агропромышленной сфере. М.: РАСХН, 2005. С.223-243.

23.Сиротенко ОД., Абашина Е.В., Романенков В.А. Моделирование влияния изменений климата на динамику органического углерода в пахотных почвах, эмиссию СОг и продуктивность экосистем // Метеорология и гидрология. 2005. № 8. С. 83-95.

24.Сычев В.Г., Романенков В.А., Шевцова Л.К, Никитина Л.В, Организационная и методологическая работа Географической сети опытов с удобрениями и другими средствами химизации РФ в современных условиях // Матер, на-учно-метод. конф. « О развитии и совершенствовании методологии фундаментальных и приоритетных прикладных агрохимических исследований» 16-17 марта 2004 г. М, 2005. С. 91-103.

25.JRomanenkov V, Romanenko I. Sirotenko O., Shevtsova L. Soil carbon sequestration strategy as a component of integrated agricultural sustainability policy under climate change // Proc. of Russian National Workshop on Research Related to the International Human Dimensions Programme on Global Environment Change. M., 2005. P. 180-189.

2(¡.Romanenkov V., Shevtsova L„ Sirotenko O. Integrating soil organic carbon model in estimates of sustainable agricultural management practices // Agronomijas Vestis. Latvian Journal of Agronomy. 2005. N 8.P. 75-80.

21 .Sirotenko O., Romanenkov V. Model of carbon sequestration processes in agricultural sector in Russia // Proc. of the Fifth European Conference on Ecological Modelling ECEM 2005. Pushchino, Russia September 19-23, 2005. P. 170-171.

28.Романенков B.A., Кузякова И.Ф., Павлова B.H. Повышение информативности данных полевых агрохимических исследований при использовании в моделировании почвенной информации // Экспериментальная информация в почвоведении: теория и пути стандартизации. Труды Всероссийской конференции. МГУ, 20-22 декабря 2005 г. Москва. 2005 . С. 146-147.

29.Романенков В.А., Шевцова JI.K. Развитие методологии исследований по оценке динамики плодородия почв в длительных опытах Геосети // Совершенствование организации и методологии агрохимических исследований в Географической сети опытов с удобрениями. Материалы Всероссийской научно-методической конференции Географической сети опытов с удобрениями. Москва, 2006. С. 169 - 171.

30.Сиротенко О.Д., Абашина Е.В., Романенков В.А. Моделирование влияния изменений климата на динамику органического углерода в пахотных почвах, эмиссию С02 и продуктивность агроэкосистем // Метеорология и гидрология. 2005. № 8. С. 83-95.

31.Сиротенко О. Д., Романенков В. А., Грингоф И. Г. Моделирование процессов депонирования атмосферного углерода агросферой// Метеорология и гидрология. 2006. № 11 С.81-88

32.Мииеев В.Г., Сычев В.Г., Романенков В.А., Шевцова JI.K., Никитина JI.B. О совершенствовании организационной и методологической работы в Географической сети опытов с удобрениями // Агрохимия. 2006. № 2. С. 78-85.

ЪЪ.Курганова И.Н., Ермолаев A.M., Лопес де Гереню В.О., Ларионова А.А., Сапронов Д.В., Келлер Т., ЛАнге Ш„ Розанова Л.Н., Личко В.И., Мякши-на Т.Н., Кузяков Я.В., Романенков В.А. Потоки и пулы углерода в залежных землях Подмосковья. Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв: Сб. научных трудов под ред. В.Н, Кудея-роваа, М.: Наука, 2006. С.271-284.

34.Беличенко М.В., Завьялова Н.Е., Романенков В.А., Шевцова Л.К. Моделирование изменения содержания органического углерода в дерново-подзолистых почвах длительных опытов Пермского НИИСХ. // Плодородие. 2007. № 6 С.17-20.

ЪЪ.Егапко U., Кика К., Romanenko I.A.. Romanenkov V.A. Validation of the CANDY model with Russian long-term experiments// Regional Environmental Change. 2007.V. 7. P. 79-91.

3(¡.Romanenko I.A., Romanenkov V.A., Smith P., Smith J.U., Sirotenko O.D., Lisovoi N. V., Shevtsova L.K., Rukhovich D.I., Koroleva P. V. Constructing regional scenarios for sustainable agriculture in European Russia and the Ukraine for 2000 to 2070 // Regional Environmental Change. 2007. V. 7. P. 63-77.

37.Romanenkov V.A., Smith J.U., Smith P., Sirotenko O.D., Rukhovitch D.I., Romanenko I.A. Soil organic carbon stocks of croplands in European Russia; estimates from the Model of Humus Balance // Regional Environmental Change.2007.V.7,P.93-104.

Rukhovich D.I., Koroleva P.V., Vilchevskaya E.V., Romanenkov V.A, Kolesnikova L.G. Constructing a spatially-resolved database for modelling soil organic carbon stocks of croplands in European Russia // Regional Environmental Change. 2007. V. 7. P. 51-61.

39.Smith J.U., Smith P., Wattenbach M., Gottschalk P., Romanenkov V.A., Shevtsova L.K., Sirotenko O.D., Rukhovich D.I., Koroleva P. V., Romanenko

I.A., Lisovoi N. V. Projected changes in cropland soil organic carbon stocks in European Russia and the Ukraine, 1990-2070 // Global Change Biology. 2007. V.13.P. 342-356.

40.Smith P., Martino D., Cai Z, Gwary D., Janzen H.H., Kumar P., McCarl В., Ogle S., О'Mara F., Rice C., Scholes R.J., Sirotenko O., Howden M., McAllister T., Pan G., Romanenkov V., Schneider U., Towprayoon S., Wattenbach M„ Smith J. U. Greenhouse gas mitigation in agriculture // Philosophical Transactions of the Royal Society. B. 2007. Vol. 363. P.789-813.

41 .Smith P., Martino D., Cai Z, Gwary D„ Janzen H.H., Kumar P., McCarl В., Ogle S„ О'Mara F., Rice C., Scholes R.J., Sirotenko O., Howden M., McAllister T., Pan G., Romanenkov V., Schneider U., Towprayoon S. Policy and technological constraints to implementation of greenhouse gas mitigation options in agriculture // Agriculture, Ecosystems & Environment. 2007. V. 118. P. 6-28.

42.Smith P., Smith J.U., Franko U., Кика K., Romanenkov V.A., Shevtsova L.K., Wattenbach M., Gottschalk P., Sirotenko O.D., Rukhovich D.I., Koroleva P. V., Romanenko I.A., Lisovoi, N. V. Changes in soil organic carbon stocks in the croplands of European Russia and the Ukraine, 1990-2070; comparison of three models and implications for climate mitigation // Regional Environmental Change. 2007. Vol. 7, P.105-119.

43 .Романенков B.A., Сиротенко О.Д. Значение длительных полевых опытов в разработке мер по адаптации агроценозов к изменениям климата // Экологические функции агрохимии в современном земледелии. Материалы Всероссийского совещания Геосети 27-28 февраля 2008 г. С.233-236.

44.Романенков В.А., Рухович Д.И. Методы мониторинга почвенной составляющей БКП. Методы создания картографических баз данных // Гордеев В.А. (ред.) Биоклиматический потенциал России: методы мониторинга в условиях изменяющегося климата. М.,2007. С.145-176.

45 .Сиротенко О.Д., Романенков В.А. Климат и эволюция биосферы: Россия XX-XXI вв. // Наука в России. 2007. № 6. С.32-38.

46.Романенков В.А., Листова М.П., Беличенко М.В.,Рухович О.В. Система «Почва-удобрения-погода-урожай» при возделывании озимой пшеницы на дерново-подзолистых почвах ЕТР// Плодородие. 2009. №1 (46). С. 14-17.

47.Романенков В.А., Рухович Д.И. Возможности адаптации сельскохозяйственного производства к изменениям почвенного плодородия и климата. Изменение запасов углерода в пахотных почвах Европейской территории России // Гордеев В.А. (ред.) Биоклиматический потенциал России: методы адаптации в условиях изменяющегося климата. М., 2008. С. 3860, 159-169.

48.Романенков В.А.. Рухович Д.И., Королёва П.В. Региональные сценарии адаптации земледелия к изменениям климата // Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве России. (Ред. Иванова A.JL, Кирюшина В.И.. М: Россельхозакадемия, 2009. С.106-123.

49.Романенков В.А., Сиротенко О.Д., Беличенко М.В, Павлова В.Н. Расчёт урожайности зерновых культур и эффективности минеральных удобрений с учётом одновременного изменения климатических условий н плодородия почвы // Известия Самарского научного центра РАН. 2009, Т.11, № 1(7), С. 1595-1601.

50.Романенков В.А., Сиротенко О.Д., Беличенко М.В., Павлова В.Н. Расчёт урожайности зерновых культур и эффективности минеральных удобрений с учётом одновременного изменения климатических условий и плодородия почвы // Математическое моделирование в экологии. Материалы Национальной конференции с международным участием, 1-5 июня 2009 г. - Пущино, ИФХиБПП РАН, 2009. С. 236-237.

51 .Романенков В.А, Сиротенко О.Д., Рухович Д.И., Романенко И.А, Шевцова Л.К., Королева П.В. Прогноз динамики запасов органического углерода пахотных земель Европейской территории России. М.: ВНИИА, 2009 - 96 с.

52.Рухович О.В, Шароя JI.C, Шарый П.А, Романенков В.А. Прогнозирование урожая озимой пшеницы в агроландшафтах методами гео-морфометрии// Плодородие, 2009. №5 (50). С. 22-24.

53.Сиротенко О.Д., Абашина Е.В, Павлова В.Н., Попова Е.Н., Романенков В.А. Сельское хозяйство // Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Том 2. Последствия изменений климата. - М.,2008.С.223-234.

БА.Сиротенко О.Д., Романенков В.А., Павлова В.Н., Листова М.П. Оценка и прогноз эффективности минеральных удобрений в условиях изменяющегося климата // Агрохимия, 2008. № 7. С.26-33.

55.Сычев В.Г., Рухович О.В., Романенков В.А., Беличенко М.В., Листова М.П. Опыт создания единой систематизированной базы данных полевых опытов агрохимслужбы и геосети «Агрогеос» // Проблемы агрохимии и экологии. 2008. № 3. С. 35-38.

56.Сычев В.Г., Ефремов Е.Н., Романенков В.А. Состояние и перспективы мониторинга земель сельскохозяйственного назначения и рационального использования потенциала почвенного плодородия // Проблемы агрохимии и экологии, 2008, № 4, с. 42-46.

51.Sychev V.G., Romanenkov V.A. Mineral fertilizers in Russian agriculture: demands and realness // Fertilizers and Fertilization: Stewardship for Food Security, Food Quality, Environment and Nature Conservation. Proceedings: Chiang Mai, Thailand, 22-27.01.2006. [B.Eicheler-Loebermann, S.Handeklaus, C.Hera, G.Hofman, T.Nemetn, R-M.Rietz, E.Schug (eds)], 2009, Iasi: Terra Nostra, Romania.

58.Романенков B.A., Беличенко М.В. Использование динамической модели для оценки и прогноза изменения содержания гумуса в почвах // Приёмы оптимизации режима органического вещества и элементов питания в почвах при различных технологиях применения органических удобрений и биоресурсов. Владимир: ГНУ ВНИПТИОУ, 2009. С.49-55.

59.Романенков В.А. Модели динамики содержания гумуса в почвах // Модели динамики гумуса в почвах при длительном применении удобрений на дерново-подзолистых почвах. Владимир: ГНУ ВНИПТИОУ, 2009. С.32-37.

60.Романенков В.А. Координация исследований в Географической сети опытов с удобрениями // Проблемы агрохимии и экологии, 2009, № 4, с. 17-20.

34 работы опубликовано в сборниках тезисов российских и международных конференций.

Список принятых сокращений

С - органический углерод

ОВ - органическое вещество почвы

ГИС - геоинформационная система

МГЭИК - межгосударственная экспертная комиссия по изменению климата ГКМ - глобальная климатическая модель У - усредненная урожайность за многолетний период, ц/га <Ту - среднее квадратичное отклонение урожайности, ц/га г - коэффициент корреляции

Список используемых терминов

Адаптация к изменению климата - приспособление природных и антропогенных систем в ответ на фактическое или ожидаемое воздействие климата или его последствия, которое позволяет снизить вред и использовать благоприятные возможности (МГЭИК, 2001).

Динамическая модель агроэкосистемы - программный комплекс, позволяющий воспроизводить (имитировать) ход продукционного процесса в течение одного или нескольких сезонов вегетации при учете неконтролируемых (погодных) и контролируемых (агротехника) внешних воздействий (Полуэктов, 2002.) Динамическое моделирование ОВ — вычисление изменений пулов ОВ, определяемое влиянием количества и качества поступающих растительных остатков, условий их трансформации и ряда модифицирующих факторов и условий, прежде всего антропогенных в каком-либо временном интервале (Чертов, Комаров,

2007).

Изменение климата - любое изменение климата во времени вследствие его естественной изменчивости или же деятельности человека (Оценочный доклад...,

2008).

Имитационная модель - математическая модель, дающая максимально подробное описание сложных экологических систем.

Пул - концептуально выделенная по каким-либо характеристикам или функциям часть ОВ (Влияние длительного применения удобрений,.:, 2010). Сценарии выбросов используются в качестве основы разработки прогнозов климата в материалах МГЭИК. Различаются демографическими, социальными,

экономическими и технологическими условиями развития. Все сценарии в одинаковой степени реалистичны.

Управление эффективным плодородием - процесс улучшения до требуемого уровня свойств почв, лимитирующих урожайность культуры (Шарков, 2009). Устойчивость - масштабы изменений, которым может противостоять данная система без изменения своего состояния (МГЭИК, 2001).

Устойчивость агроэкосистем - свойство агроэкосистем восстанавливать почвенные ресурсы, сохранять биологическое разнообразие, обеспечивать высокий выход растениеводческой и животноводческой продукции (по Миркин, Наумова, 1997).

Работа по изданию выполнена в редакционно-издательском отделе ВНИИА Лицензия на издательскую деятельность ЛР 040919 от 07.10.98 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 53-468 от 13.08.99 Подписано в печать: 12.01.2011 Формат 60x84/16 Заказ № 37

Усл. печ. л. 3,0 Тираж 100

127550, Москва, ул. Прянишникова, 31 А Тел. 976-25-01

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Романенков, Владимир Аркадьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И ПОЧВЕННОЕ ПЛОДОРОДИЕ ПО ДАННЫМ ДЛИТЕЛЬНЫХ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Исследования динамики урожайности и почвенного плодородия в длительных опытах.

1.2. Анализ устойчивости урожаев и оценка возможности ее регулирования на основе полевых опытов Геосети.

1.3. Моделирование как способ изучения состояния и динамики агроэкосистем на основе материалов длительных опытов.

1.4. Основные направления» исследования состояния органического вещества почв в агроценозах по данным длительных опытов.

1.5. Динамические модели органического вещества почвы и их использование в длительных полевых опытах.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИКИ МНОГОЛЕТНИХ РЯДОВ УРОЖАЙНОСТИ.•.

3.1. Оценка изменения окультуренности почв в многолетних полевых исследованиях с учетом фактора погоды.

3.2. Сравнительная оценка вариантов длительных полевых опытов на основе многолетних рядов урожайности.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ

ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА.

4.1. Региональный уровень изменения эффективности удобрений.

4.2. Локальный уровень изменения эффективности удобрений.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДИНАМИКИ ОРГАНИЧЕСКОГО

УГЛЕРОДА ПОЧВ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ.

5.1. Статистическая модель органического углерода почвы, ^ учитывающая климатические параметры.

5.2. Применение статистической модели для оценки баланса гумуса - 196 на областном и районном уровне.

ГЛАВА 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ

ОПИСАНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ЗАПАСОВ ПОЧВЕННОГО УГЛЕРОДА

6.1. Модель динамики С пахотных почв России, ее верификация по данным длительных опытов и прогнозные расчеты на основе модели.

6.2. Использование Ротамстедской модели на данных многолетних 220 опытов 1 еосети и прогнозные расчеты на ее основе.

ГЛАВА 7. ПРОГНОЗ ДИНАМИКИ ЗАПАСОВ ОРГАНИЧЕСКОГО

УГЛЕРОДА ПАХОТНЫХ ПОЧВ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ

7.1. Расчеты по адаптации АПК к ожидаемым изменениям климата с учетом изменения запасов органического углерода.

7.1.1. Северо-Западный ФО.

7.1.2. Центральный ФО.

7.1.3.Приволжский ФО.

7.1.4. Южный ФО.

7.2. Оценка комплексного влияния экономических и биоклиматических факторов при управлении запасами органического вещества почв.

7.3. Сравнительные оценки с использованием двух моделей органического углерода.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Динамика запасов почвенного углерода в агроценозах Европейской территории России"

Актуальность и основания для исследования

Глобальный вызов XXI века — сохранение устойчивости функционирования и стабильности агроэкосистем (Agriculture and environmental challenges., 2009). В современных условиях при усилении требований экологизации и биологизации земледелия для оценки оптимальности используемой агротехнологий и способности агроценозов к устойчивому функционированию в пространстве и во времени при изменяющихся условиях среды требуется не столько оценка состояния агроэкосистем, сколько динамики их основных показателей. Влияние глобальных изменений климата на мировое сельское хозяйство оценивается в настоящее время главным образом по реакции урожайности важнейших продовольственных культур. Проблема же экологической, устойчивости земледелия, связанная с изменениями плодородия почв, углеродного баланса агроэкосистем как одного из основных его составляющих и его взаимосвязь с динамикой урожайности остается, в значительной степени открытой. Корректный прогноз агрогенной эволюции пахотных почв сталкивается с рядом методических проблем, наиболее важными! из которых являются необходимость пространственно-распределенного прогнозирования для разработки адаптационных и ресурсосберегающих приемов в агроландшафтах и эффективности их использования, в том числе с учетом нестационарности климата.

Перспективным направлением изучения взаимосвязей «почва — урожайность - климат» в агроценозе является разработка и использование адекватных математических моделей' на материале стационарных полевых опытов с удобрениями. Их применение дает возможность использовать в полной мере достижения современных компьютерных технологий, Интернетресурсов для проведения агрохимических расчётов, предполагающих решение вопросов оптимизации и устойчивости сельскохозяйственного 4 производства, соблюдения требований охраны окружающей среды и рационального использования систем земледелия — основных задач мониторинга почв земель сельскохозяйственного назначения.

Основной целью диссертационной работы является изучение эволюции агроценозов как составляющих био(агро)сферы на основе длительных наблюдений в полевых многолетних опытах и использования комплекса математических моделей, описывающих систему погода-почва-растение-удобрение.

Задачи исследования включали:

1. Разработка серии статистических и динамических моделей динамики С нарастающей степени сложности с учетом агрохимических, экологических и погодных показателей и решение задач прогностического и 4 ретроспективного моделирования на их основе

2. Изучение многолетней динамики продуктивности агроценозов и плодородия почв при применении различных систем удобрения в длительных полевых опытах с возможностью его адаптации для математических моделей различной степени сложности

3. Совмещение климатических, почвенно-агрохимических и агротехнических показателей для оценок устойчивости функционирования агроэкосистем

4. Использование моделей динамики^ почвенного углерода в многолетних полевых опытах для целей прогнозирования.

Научная новизна

• Предложен способ оценки стабильности во времени почвенного плодородия и продуктивности растений в агроценозах. Изучена роль контролируемых и случайных факторов, определяющих уровень продуктивности сельскохозяйственных угодий в связи с особенностями применяемых систем удобрения.

• Разработана новая система обобщения данных длительных полевых опытов Геосети с удобрениями, позволяющая использовать для 5 интерпретации многолетних полевых опытов широкий спектр современных математических моделей. На их основе возможна оценка продуктивности агроэкосистем различной интенсивности и её влияние на динамику углерода почвы. Система обеспечивает получение прогнозных расчетов направленности эволюции пахотных почв и возможность управления почвенным плодородием на основе применения систем удобрения в севооборотах.

• Создана система, позволяющая прогнозировать динамику запасов органического углерода агроэкосистем и разрабатывать системы применения удобрений с учетом почвенно-климатических ресурсов Европейской территории России. Система дифференцирована в соответствии с природно-сельскохозяйственным районированием, административным делением, типами почв и их свойствами. Постановка и решение подобных задач осуществлены ранее в ведущих странах мира и впервые реализованы в России.

• Получены региональные оценки запасов углерода в пахотных как в современных, так и в будущих климатических условиях с одновременным учетом взаимосвязей между изменениями климата, плодородия почв и интенсивности сельскохозяйственного производства. Верификация и идентификация динамических моделей продуктивности агроэкосистем и плодородия дерново-подзолистых почв на основе анализа результатов длительных опытов дает возможность кардинального обновления планирования и проведения полевых опытов, а также обобщения результатов мониторинга почв в регулировании плодородия агроландшафтов.

Практическая значимость и реализация результатов Предлагаемые в работе подходы позволяют:

1. Проводить раздельный анализ влияния погоды и систем удобрения как факторов, лимитирующих урожайность длительных полевых опытов.

2. Идентифицировать, объяснять и отображать влияние процессов, определяющих изменчивость запасов почвенного углерода, разделять влияние естественных и антропогенных факторов почвообразования на его динамику.

3. Обеспечить возможность интерполяции точечной информации данных длительных опытов Геосети для решения пространственных задач различного масштаба, что дает возможность кардинального обновить методологии проведения исследований и обобщения результатов в оценке действия удобрений и регулирования плодородия почв агроландшафтов.

4. Проводить прогнозные расчеты до 2050 г. и на более отдаленньш период с учётом различных климатических сценариев Межгосударственной экспертной комиссии по изменению климата (1РСС) для широкого диапазона изменения доз минеральных и органических удобрений, различных севооборотов и вариантов опытов.

Результаты проведенных исследований использованы Минсельхозом РФ для разработки методов мониторинга биоклиматического потенциала и технологии управления продукционным потенциалом агроландшафтов в условиях изменяющегося климата (2007, 2008) в ФЦП "Сохранение и восстановление плодородия! почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006 - 2010 годы», в работах по методическому обеспечению и информационной поддержке реализации национального проекта "Развитие АПК". Материалы диссертации включены в экономическую модель ВИАПИ им.А.А.Никонова для разработки региональных системы земледелия, используются совместно с ВНИИСХМ Росгидромета и Почвенным институтом им. В.В. Докучаева, а также включены в ряд коллективных монографий, включая «Глобальные проявления изменений климата в агропромышленной сфере» (2005) и «Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве» (2009) Россельхозакадемии.

Материалы работы использовалась для разработки «Стратегического прогноза изменений климата Российской Федерации и их влияния на отрасли экономики России» (2005), «Оценочного доклада об изменении климата и их последствий на территории Российской Федерации» (2008) в разделах влияния на сельское хозяйство ожидаемых и наблюдаемых изменений климата, а также при подготовке материалов по международному отчету России в рамках Киотского протокола «Об очевидном прогрессе в выполнении обязательств Российской Федерации по Ки'отскому протоколу» (2006) (Киотский протокол., 1998) и четвертого доклада III рабочей группы IPCC (2007) в разделе «Сельское хозяйство» (диссертант входит в состав российских экспертов IPCC).

Материалы диссертации используются в чтении курса лекций "Математическое моделирование в экологии" кафедры физики почв факультета Почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова.

Основные защищаемые положения

1. К защите представлена концепция устойчивого функционирования агроценозов, базирующаяся на следующих оценках:

• Эффективность агрохимических приемов управления углеродным режимом агроценозов как составляющих био(агро)сферы

• Возможность поддержания бездефицитного баланса органического вещества почвы

• Степень реализации потенциала продуктивности при оптимизации минерального питания растений

• Многолетняя стабильность урожаев с учетом одновременного изменения погодных условий и уровня окультуренности за счет внесения агрохимических средств

2. Показано, что для получения надежных оценок и прогнозирования изменения запасов почвенного углерода по результатам длительных опытов с удобрениями Геосети требуется проведение исследований в течение не менее

15-20 лет при постоянных агротехнологиях без модификаций, что исключает 8 значительные тренды как в реализации потенциала продуктивности, так и запасов органического вещества почвы. Наблюдения в течение указанного периода позволяют оценить возможность обеспечения заданной урожайности в зависимости от динамики эффективного плодородия. Прогноз реализуется на основе совместного использования динамических моделей продуктивности и органического вещества почвы.

3. Установлено, что адаптации агротехнологий (севооборот, системы удобрения и др.) в ответ на наблюдаемые и ожидаемые изменения климата разного временного масштаба на ЕТР наиболее перспективны в Нечерноземной зоне при условии периодической корректировки адаптивных стратегий во времени. Рост урожайности сельскохозяйственных культур позволяет на 30-40% компенсировать как современные, так и ожидаемые в будущем потери углерода пахотными-почвами.

4. Показано, что возделывание яровых зерновых культур в условиях Нечерноземной зоны с использованием естественного плодородия почвы обеспечивает реализацию 25-55% потенциала их продуктивности. В условиях оптимального1 питания* растений, помимо роста продуктивности возможно последовательное снижение рисков низких урожаев более чем вдвое. Эффективное управление прибавками урожая и окупаемостью удобрений требует учета оценок варьирования урожайности при совместном изменении погодных условий и окультуренности почвы.

Апробация работы

Результаты исследования ежегодно докладывались на заседаниях Ученого Совета ВИУА и ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова, а также Всероссийских и региональных конференциях Географической сети опытов с удобрениями в 2001-2010 гг.

Материалы, вошедшие в диссертацию, были представлены автором лично и в соавторстве на международной научно-практической конференции

Современные проблемы опытного дела» (Санкт-Петербург, 2000), школесеминаре "Масштабные эффекты при исследовании почв" (Москва, 2001), 9 I I

Всероссийской конференции "Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям" (Москва, 2002), международном симпозиуме "Исследования в области питательных веществ и окружающей среды. \ Значение длительных полевых опытов" (Галле, Германия, 2002), международной научной конференции "Земледелие на рубеже XXI века"

Москва, 2001), международной научно-практической конференции "Агрофизика XXI века" (Санкт-Петербург, 2002), 17 международном конгрессе почвоведов (Бангкок, Таиланд, 2002), Четвертом международном Санкт-Петербургском коллоквиуме "Организация, реализация и механизация полевых экспериментов" (Пушкин, 2002), Международной конференции "Практические решения по оптимизации содержания С и N в пахотных почвах" (Прага, 2003), Всемирной конференции по изменению климата (Москва, 2003), третьей международной научно-практической конференции "Машинные технологии производства продукции в системе точного земледелия и животноводства" (Москва, 2004), Международной конференции "ЕигоБой 2004" (Фрайбург, Германия, 2004), Российской национальной конференции по исследованиям в рамках Международной программы "Человеческое измерение и окружающая среда" (Звенигород,

2004), конференции «■ Биосферные функции почвенного покрова» (Пущино,

2005), Международном совещании по почвенному моделированию

Почвенные процессы - измерение, неопределенность, моделирование"

Абердин, Шотландия, 2005), симпозиуме "Методы исследований органического вещества почв" (Владимир, 2005), международной научной конференции "Оптимизация сельскохозяйственного производства: теория и практика" (Елгава, Латвия, 2005), 5 Европейской конференции по экологическому моделированию (Пущино, 2005), всероссийской конференции

Экспериментальная информация в почвоведении: теория и пути стандартизации" (Москва, 2005), 14 Международном конгрессе по удобрениям "Удобрения и гсс применение на службе безопасности и качества продовольствия, защите и охране окружающей среды " (Чианг Май, Таиланд,

10

2006), IV Международной рабочей встрече "Практические способы управления содержанием С и N в сельском хозяйстве" (Прага, Чехия, 2007), 5 Международном конгрессе Европейского общества консервации почв (Палермо, Италия, 2007), международной рабочей встрече "Глобальная сеть длительных полевых опытов по изучению почв, экосистем и пространственно-временной динамики" (Дарем, США, 2007), научной конференции "Ориентированные фундаментальные исследования и их реализация в АПК России " (Санкт-Петербург, 2008), международной школе молодых ученых и специалистов "Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства " (Москва, 2008), V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону,

2008), международной конференции "ЕигояоИ 2008 " (Вена, Австрия, 2008), на круглом столе по представлению оценочного доклада об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации (Москва, 2009), национальной конференции с международным участием "Математическое моделирование в экологии" (Пущино, 2009), международной конференции "Удобрения и сельское хозяйство" (Москва. 2009), всероссийской научной конференции "Методическое обеспечение мониторинга земель сельскохозяйственного назначения" (Москва, 2009), 2 научно-практической конференции "Агрометеорологическое обеспечение устойчивого развития сельского хозяйства в условиях глобального изменения климата" (Обнинск,

2009), а также на совместном заседании кафедр агрохимии и физики почв факультета Почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова в 2009 и 2010 гг.

Организация исследований и личный вклад соискателя

Автору принадлежит формулировка цели работы, постановка задач и программы исследований, теоретических положений, анализ моделей и полученных результатов, литературных и отчетных материалов, и выводов работы. Автор принимал непосредственное участие в планировании и постановке численных экспериментов, анализе данных, обсуждении и публикации результатов.

Работа выполнена диссертантом в лаборатории Геосети опытов ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова (до 2003 г. — лаборатории систем удобрения и плодородия почв ВИУА им. Д.Н.Прянишникова) в 1991-2006 гг. в рамках выполнения задания 05.01 «Научные основы оптимизации питания растений и фитосанитарного состояния посевов в ландшафтном земледелии» Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению АПК. Отдельные разделы работы выполнены в рамках международной программы Глобальные изменения и наземные экосистемы (GCTE) "Европейская электронная сеть по органическому веществу почвы" (1998-2000). Диссертант являлся координатором программы в СНГ, руководил двусторонним грантом Royal Society "Моделирование устойчивости почв сельскохозяйственных экосистем Центральной России " (1999-2001), программ Коперникус — грант IC15-CT98-0101 "Низкозатратное земледелие и устойчивость почв в Восточной Европе"(1998-2001), ИНТАС - грант 2001-116 "Моделирование потока органического углерода в почвах Европейской части бывшего Советского Союза" (2002-2005), выполнил пилотный проект "Комплексная оценка эффективности адаптации агроэкосистем к изменениям климата Европейской территории России на основе интеграции с европейскими моделями" (FP6-2003-Global-2 Proposal 003944, AGRIDEMA) (2005-2006).

Диссертант также являлся руководителем инициативного проекта гранта РФФИ "Разработка прогнозно-нормативной базы технологий ведения устойчивого земледелия на основе учета взаимосвязей «почва — урожайность — климат" (2007-2009 гг.), а также исполнителем по ряду проектов РФФИ, включая "Исследование влияния наблюдаемых и моделируемых изменений климата на протяжении XX-XXJ-го столетий на водно-тепловой режим, углеродный цикл и продуктивность био(агро) сферы и оценка адаптационного потенциала аграрного производства и системы

12 землепользования России" и "Исследование влияния наблюдаемых и прогнозируемых в XXI-ом столетии изменений климата на биоклиматический потенциал и продуктивность сельского хозяйства Калужской области с учетом возможной адаптации", проведённых совместно с ВНИИ сельскохозяйственной метеорологии.

В основу работы положено формирование электронной базы данных, созданной под руководством и при непосредственном участии диссертанта. Часть баз данных была создана в ходе научного сотрудничества с ВНИПТИОУ (С.М. Лукин), Пермским НИИСХ (Т.Е.Завьялова). Обработка и анализ материалов данной базы, а также полевых исследований в длительных опытах выполнены лично автором, а также аспирантами и дипломниками ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, в том числе Т.В. Раскатовой, Г. Веттерауэр под руководством автора.

Создание серии физико-статистических и динамических моделей осуществлено ВНИИСХМ Росгидромета (руководитель О.Д. Сиротенко) в ходе совместной! работы, кроме этого, использован ряд международных моделей, свободный' доступ к которым разрешен для научных исследований, а также переданные лаборатории в ходе совместных работ Ротамстедской* опытной станцией (IAGRLRothamsted) в рамках указанных выше грантов, как программа RothC-26.3. Базовой ГИС-программой являлась ArcView GIS 3.2. Необходимая почвенная информация для исследований предоставлена Почвенным институтом им. В.В. Докучаева, экономическая - ВИАПИ им. A.A. Никонова, сценарии глобальных изменений климата, рассчитанные по модели HadCM3 - Европейским центром Тиндалл (Великобритания), в ходе совместных исследований. Автор принимал непосредственное участие в верификации и необходимой настройке моделей органического вещества почвы совместно с сотрудниками Ротамстедской опытной станции (IACR-Rothamsted, Харпенден, Великобритания), Абердинского университета (Абердин, Великобритания) и Центра по исследованию окружающей среды (UFZ, Галле, Германия) по данным длительных опытов Геосети.

Полученные материалы по всем направлениям сотрудничества отражены в совместных научных публикациях в отечественной и зарубежной литературе.

Публикации по теме диссертации

Основное содержание диссертации и защищаемые положения отражены в 94 публикациях, среди которых: 6 коллективных монографий, 28 статей в рецензируемых научных журналах (из которых 15- в изданиях ВАК, рекомендуемых для публикации результатов диссертационных работ, 13 — в иностранных изданиях), 25 статей — в сборниках и специальных выпусках, 34 работы — в сборниках тезисов российских и международных конференций и симпозиумов.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, включающего 350 наименований, из которых - 135 на иностранных языках. Работа изложена на 402 стр. печатного текста, содержит 89 рисунков, 45 таблиц. Приложения включают примеры полученных выходных данных моделирования.

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Романенков, Владимир Аркадьевич

выводы

1. Совместный анализ содержания органического вещества почвы и* динамики, продуктивности длительных агрохимических опытов, в которых изучаются приемы оптимизации минерального питания растений, сохранения и повышения плодородия почв является основой для обоснования методов управления многолетней динамикой агроэкосистем.

2. Использование баз данных полевых опытов, в которых отражены наблюдения за урожайностью и органическим веществом почвы в течение 15-20 лет, является достаточным для формализации задач оценки урожайности для различных уровней почвенного плодородия. Применение моделей на их основе дает возможность количественно оценить роль управляемых и случайных факторов формирования урожая и изменения запасов ОВ, прогнозировать изменения содержания органического углерода во времени, с учётом экономически оправданных и экологически эффективных критериев.

3. Изменение запасов активной фракции С характеризует, эффективность используемой системы удобрений и севооборотов в длительном управлении запасами С. Изменение запасов С легкотрансформируемой фракции обуславливает краткосрочное накопление С в пахотных почвах и делает их зависимыми от уровня продуктивности севооборота.

4. Поддержание на заданном уровне активной фракции С в течение длительного времени обеспечивается при положительном балансе элементов питания, применении органических удобрений и достаточной доли трав в севообороте. Показано, что управление углеродным режимом пахотных почв с помощью изменения структуры севооборотов более эффективно, чем с помощью изменения доз органических и минеральных удобрений.

1! г 1

5. Показано, что Нечерноземная зона наиболее перспективна для осуществления адаптационных мер к ожидаемым изменениям климата, при условии периодической корректировки адаптивных стратегий во времени. Ожидаемое изменение климата увеличит приходную и уменьшит расходную составляющие углеродного баланса ее почв. Роста первой следует ожидать в связи с увеличением биологической продуктивности, а снижение второй - вследствие снижения запасов влаги в почвах и, соответственно, замедления процессов минерализации органических веществ. В результате в 2050 г. необходимые дозы органических удобрений могут быть уменьшены, а доля многолетних трав снижена по сравнению с их уровнями, необходимыми при современном климате для интенсивного устойчивого сельскохозяйственного производства.

6. Показано, что роль агротехнических факторов в обеспечении! положительного баланса органического углерода пахотных дерново-подзолистых почв выше для окультуренных почв. Тяжелосуглинистые и среднесуглинистые почвы с содержанием органического углерода свыше 2% обладают' наибольшим' потенциалом для его устойчивого накопления до середины текущего столетия.

7. Расчёты для Южного и Приволжского регионов показывают, что традиционные агротехнологии приводят к устойчивым потерям органического углерода почвы. Изменения севооборотов, сроков сева и систем удобрения не обеспечивают поддержания заданных запасов органического С почвы. Необходимость внедрения более действенных адаптационных мер в агротехнологиях данных регионов требует постановки дополнительных полевых опытов.

8. На основе обработки данных длительных опытов в Нечерноземной зоне за счёт естественного плодородия почв возможно обеспечение 2555% реализации потенциала продуктивности яровых зерновых культур. При внесении удобрений поддерживается потенциал продуктивности до 65-80%. Дополнительное увеличение возможно при использовании средств защиты растений, что последовательно снижает риски низкого урожая в неблагоприятные климатические годы.

9. Установлено, что за последние 30 лет наблюдаемые изменения климата для большинства зернопроизводящих регионов России способствовали повышению эффективности применения азотных удобрений. Увеличение окупаемости средних (40-60 кг/га) доз удобрений составило 0,1-0,6 кг К/кг зерна.

10.Показано, что для оценки динамики органического углерода в пахотных почвах в условиях изменяющегося климата необходим одновременный учет приходных и расходных составляющих - первых на основе учета прихода органического вещества в почву с учетом влияния климатических и агротехнических факторов на продуктивность агросистем, вторых — посредством учета1 влияния температуры и- влажности почвы на скорость разложения органического вещества.

11 .Предложено для разработки единой схемы мониторинга последствий изменения климата для сельского хозяйства совместное использование моделей продуктивности агроэкосистем и динамики органического вещества почвы, что обеспечивает выделение территорий с разной устойчивостью к изменениям климата и системам земледелия, оценку затрат на поддержание бездефицитного баланса органического вещества почвы. Разработан метод региональной оценки и прогноза влияния ожидаемых изменений климата на сельскохозяйственное производство с использованием моделей динамики органического вещества почвы для оценки своевременности и эффективности адаптационных мер. Необходимо, чтобы используемая для мониторинга углеродная модель была адекватна для данных почвенно-климатических условий и обеспечивала дифференцированный учет гетерогености органического вещества почвы при минимально возможном усреднении данных.

12.Разработан способ сравнения вариантов длительных опытов на основе анализа устойчивости и изменений во времени реальной и потенциальной урожайности отдельных культур севооборота в многолетних временных рядах, позволяющий оценить совместное влияние элементов агротехнологии и агроклиматических условий.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора биологических наук, Романенков, Владимир Аркадьевич, Москва

1. АдерихинП.Г. Изменение чернозёмных почв ЦНО при использовании их в сельском хозяйстве// Черноземы ЦЧО и их плодородие: Сб. науч.тр; М.: Наука, 1964. С. 61-90.

2. Александрова JIM. Органическое вещество почв и процессы, его трансформации. JI., Наука, 1980. 288 с.

3. Александрова JIM. Изучение процессов гумификации растительных остатков и природы новообразованных гумусовых кислот // Почвоведение. 1972. № 7. С. 287-294.

4. Алексеева E.H. Влияние длительного применения различных доз удобрений на плодородие средневыщелоченного тяжелосуглинистого чернозёма // Почвоведение. 1970. № 3. С.127-131.

5. Аникст Д.'М. Об использовании результатов полевых опытов с яровой пшеницей с целью районирования земледельческой территории РСФСР по эффективности азотных удобрений // Агрохимия. 1986: № 4. G.3-9.

6. Антипов-Каратаев ИМ:, Филиппова ВМ. Влияние длительного орошения на процессы, почвообразования и плодородие почв степной; полосы Европейской части СССР! М!::Изд-вО"АН>СССР; 1955; 207 с.

7. Беличенко. М.В., Завьялова Н.Е., Романенков В А., Шевцова МШ Моделирование изменения t содержания органического углерода в дерново-подзолистых почвах длительных опытов Пермского НИИСХ // Плодородие. 2007. №6 С. 17-20.

8. Бондаренко 11.Ф., Жуковский Е.Е., Кащенко A.C. Высокие урожаи по программе. Л.: Лениздат, 1986; 142 с.

9. Будаговский А.И. Испарение;почвенной влаги. М:: Наука, 1964. 244 с.

10. Будаговский А.И., Росс Ю:К Основы количественной теории фотосинтетической активности посевов // Фотосинтезирующие системы высокой продуктивности. М.: Наука, 1966; С.51-58.

11. Володарская ИВ. Агрогенная трансформация гумуса дерново-подзолистых почв на основе исследования информации длительных полевых опытов: Дис. канд. биол. наук. М!, 2001. 180 с.

12. Воробьёв С.А., Каштанов А. И.,. Лыков А. М, Макаров И. П. Земледелие (ред. С.А. Воробьёв). М: Агропромиздат, 1991 г. 527 с.

13. Гамзиков Г.П., Кулагина М.Н. Влияние длительного систематического применения удобрений на органическое вещество почв II Почвоведение. 1990. № 11. С.57-67.

14. Ганжара Н.Ф. Гумус, свойства почв и урожай // Почвоведение. 1998. №7. С. 712-819.16: Ганжара Н.Ф., Борисов В.А. Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества почв. М.: Агропромиздат. 1997. 82 с.

15. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Флоринский М.А. Легкоразлагаемые органические вещества // Химизация сельского хозяйства-. 1990. № 1. С.53-55.

16. Ганжара Н.Ф., Миренков С.Ю., Родионова Л.П. Легкоразлагаемое органическое вещество как источник гумуса и минерального азота в дерново-подзолистых почвах НИзв. ТСХА. 2001. Вып. 4. С.69-80. '

17. Галицкий В.В., Комаров А. С. О системах дифференциальных уравнений, описывающих, разложение органического вещества почв. // Почвоведение и агрохимия (проблемы и методы). Тез. докл. К V делегатскому съезду ВОП. Пущино, 1977. С.218-220.

18. Гилъманов Т.Г. Математическая модель.процесса накопления гумуса в степных почвах // Бюл. Почв, ин-ma ВАСХНИЛ, 1975. Вып.10. С.78-84.

19. Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве России (ред. Иванов А.Л. и Кирюшин В.И.). М.: Россельхозакадемия; 2009. 518 с.

20. Гомонова Н. Ф. Нитрифицирующая активность. и уровень плодородия дерново-подзолистой почвы при г длительном- применении минеральных удобрений и извести IIХимия в сельском хозяйстве. 1981. т. 19.№ 3.С. 19-23.

21. Гомонова Н.Ф., Зенова Г.М. Микроорганизмы как показатели состояния агроэкосистемы при длительном применении комплекса удобрений и в их последействии // Экологическая агрохимия. М.: МГУ, 2008. С.140-151.

22. Гончар-Зайкин 77.77., Журавлёв О.С. Простая модель динамики почвенного гумуса // Теоретические основы и количественные методы программирования урожая. Д.: АФИВАСХНИЛ, 1979. С. 156-165.

23. Гордеев A.B., Клещенко А.Д., Черняков Б.А., Сиротенко О.Д. Биоклиматический потенциал России: теория и практика // М.: Т-во научных изданий КМК, 2006. 512 с.

24. Дергачева М.И. Система гумусовых веществ почв. Новосибирск: Наука, 1989. 110 с.

25. Державин Л.М. Применение минеральных удобрений в интенсивном земледелии. М.: Колос, 1992. 272 с.

26. Державин Л.М., Рубанов И.А. Вид и анализ производственной функции «урожай-удобрение» // Агрохимия. 1975. № 4. С. 125-130.

27. Державин Л.М., Флоринский М.А„ Павлихина A.B., Леонова И.Н. Изменение содержания подвижных питательных веществ в пахотных почвах СССР IIХимия в сельском хозяйстве. 1987.№ 11. С.54-57

28. Динамика баланса гумуса на пахотных землях Российской Федерации (ред. Ä.3. Родин, А.К. Крылатое). М.: Госкомзем России, 1998. 60 с.

29. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта: учебник для с.-х. вузов. М.: Колос, 1976. 416 с.

30. Евдокимова Н.В. Влияние длительного применения удобрений на биологическую активность почв // Удобрения и плодородие почв (Изменения свойств почв при длительном применении удобрений в различных зонах СССР). Выпуск 2. М.: ВИУА, 1974. С.110-111.

31. Егоров В.Е., Лыков A.M. Содержание и состав гумуса при длительном применении удобрений, севооборота и монокультуре // Почвоведение. 1962. № 3. С. 66-75.

32. Егоров В.Е., .Лыков A.M. Изменение органического вещества дерново-подзолистой почвы после 50-летнего освоения // Почвоведение. 1963. № 10. С. 37-48.

33. Ельников И.И. О развитии исследований по почвенно-агрохимическому районированию территории СССР // Агрохимия. 1980. № 6. С. 138-149.

34. Жукова JI:M. Влияние длительного применения удобрений на фиксацию калия-и аммония в различных почвах // Удобрения и плодородие почв (Изменения свойств почв при длительном применении удобрений в различных зонах СССР). Выпуск 2. М.:ВИУА, 1974. С.85-99.

35. Завьялова Н.Е. Гумусное состояние дерново-подзолистых почв Предуралья при различном землепользовании и длительном применении удобрений и извести: Автореф. дис. .д-ра с.-х. наук. Москва, 2010. 46 с.

36. Завьялова Н.Е., Косолапова А.И., Митрофанова Е.М. Влияние извести на показатели* плодородия дерново-подзолистой почвы // Плодородие. 2005а. № 1.С. 26-28.

37. Завьялова Н.Е., Косолапова А.И., Ямалтдинова В.Р. Влияние длительного применения органических и минеральных удобрений наt

38. Зоидзе Е.К. Погода, климат и> эффективность труда,в земледелии. JL: Гидрометеоиздат, 1987. 222 с.

39. Иванова Т.И. Оценка пригодности сортов зерновых культур ,к возделываниюшо интенсивным технологиям // Вестник с.-х. науки. 1988. № 188. О. 67-74.

40. Канзываа С.О. Оптимизация гумусного состояния тяжелосуглинистых дерново-подзолистых почв длительных опытов ЦОС ВИУА на основе* информационной базы данных: Автореф. дис. .канд. биол. наук. М. 2002. 25 с.

41. Карпова Е.А. Эколого-агрохимические аспекты длительного применения удобрений: состояние тяжелых металлов в агроэкосистемах: Автореф. дис. .д-ра с.-х. наук. Москва, 2006. 47 с.

42. Каштанов А.Н., Лисецкий Ф.Н., Швебс Г.И Основы ландшафтно-экологического земледелия М.: Колос, 1994. 128 с.49: Киотский протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата. ООН. 1998. 26 с.

43. Кирюшш Б.Д. Сафонов А. Ф. Модификации полевых стационаров и их значение для научной агрономии и практического земледелия // Совершенствование методики проведения длительных' полевых опытов и'

44. Кирюшин В.И., Ганжара Н.Ф., Кауричев И.С., Орлов Д.С., Титлянова А.А., Фокин, АД. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах. М.: Изд-во МСХАД993. 99 с.

45. Кленов Б.М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири.- Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 176 с.

46. Ковда В.А. Основы учения о почвах. Книга 1 М.: Наука, 1973. 448 с.

47. Когут Б.М. Трансформация гумусного состояния черноземов при их сельскохозяйственном использовании: Автореф. дисс. . докт. с-х. наук Л. 1996. 39 С.

48. Козловский Ф.И. Количественный анализ агропедогенеза и архетипы пахотных почв на Русской равнине // Тез. докл. Межд. конф. «Проблемы антропогенного почвообразования». Т.1. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева РАСХН, 1998. С.73-76.

49. Козловский Ф.И. Эволюция пахотных почв как предмет генетико-географического почвоведения! // Теория и методы изучения почвенного покрова. М.: ГЕОС, 2003. С. 451-463.

50. Константинов А.Р. Погода, почва и урожай озимой пшеницы. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 248 с.

51. Кононова М.М. Органическое вещество почвы, его природа и методы изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 314 с.

52. Кононова М.М. Органическое вещество и плодородие почвы // Почвоведение. 1984. № 8. С. 6-20.

53. Костычев П.А. Образование и свойства перегноя. СПб: Изд-во Импер. АН, 1889. Цит. по : Избранные работы. Л.: Изд-во АН СССР, 1951. С.251-296.

54. Косолапова А.Н., Завьялова Н.Е., Митрофанова Е.М. Значение известкования и минеральных удобрений для сохранения плодородия дерново-подзолистой почвы и продуктивности севооборота // Доклады РАСХН. 2005.№ 2. С.31-32.

55. Кузнецов В.В., Гаръкавый В.В., Гайворонская Н.Ф. Нормативы материально-денежных и трудовых затрат в растениеводстве // Ростов-на-Дону: ВНИИЭиН, 2002. 295 с.

56. Лабынцев A.B. Изменение плодородия обыкновенного чернозема при длительном внесении удобрений, вопросы совершенстования полевых исследований // Современные проблемы опытного дела. СПб: АФИ, 2000. Т.2. С.191-195.

57. Лабынцев A.B. Сохранение плодородия чернозема обыкновенного Северного Кавказа и повышение продуктивности пашни: Автореф. дис. д-ра с.-х. наук. Рассвет, 2002. 44 с.

58. Лаврентьев В.В. Изменение содержания и состава гумуса и азота в черноземных почвах Европейской части СССР при их сельскохозяйственном использовании // Агрохимия. 1966.№ 5. С. 17-26.

59. Лебедева Л.А., Соловьева Ю.Б. Влияние последействия разных систем удобрений на защитные физиологические функции дерново-подзолистойпочвы, загрязнённой тяжелыми металлами // Экологическая агрохимия. М.:МГУ, 2008. С. 66-81.

60. Левин Ф.И. Количество растительных остатков в посевах полевых культур и его определение по урожаю основной продукции // Агрохимия. 1977. №8. С. 36-42.

61. Х.Левин Ф.И., Полевщиков С.И., Федоров В.Л. Биологический круговорот органического вещества и химических элементов в посевах озимой пшеницы и гороха на типичном черноземе // Почвы и продуктивность растительных сообществ. М.: Изд-во МГУ, 1976. С. 19-24.

62. Литвак Ш.И. Системный подход к агрохимическим исследованиям. М.: Агропромиздат,1990. 220 с.

63. Листова М.П. Лаборатория системного анализа в агрохимических исследованиях и нормативов« // История развития агрохимических исследований в ВИУА. М: Агроконсалт, 2002. С. 310-320.

64. Лозановская И.Н., Орлов Д. С., Попов П.Д. Теория и практика использования органических удобрений. М.: Агропромиздат, 1987. 97 с.

65. Лукин С.М. Агроэкологическое обоснование систем применения удобрений в севооборотах на дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах: Автореф. дис. .д-ра биол. наук. Москва, 2009. 49 с.

66. Лукин С.М. Баланс углерода в агроценозах на дерново-подзолистых супесчаных почвах // Методы исследований органического вещества почв. М.: Россельхозакадемия, ГНУ ВНИПТИОУ, 2005. С. 477-494.

67. Лукин С.М. Круговорот и баланс органического вещества в агроценозах на дерново-подзолистых почвах // Эмиссия и сток парниковых газов на территории Северной Евразии. Тез. докл. III Межд. конф. 4-8 июля 2007 г. Пущино, 2007. С. 50.

68. Лукин С.М., Жуков А.И., Баринова К.Е. Динамика и баланс органического вещества в почвах при использовании различных систем удобрений II Бюллетень ВИУА. 2001. № 14. С. 26-27.

69. Любарская Л С. Влияние длительного применения удобрений на плодородие почвы и урожай культур // Удобрения и плодородие почв (Изменения свойств почв при длительном применении удобрений в различных зонах СССР). Выпуск 2. М.: ВИУА, 1974. С. 139-156.

70. Любарская Л.С. Влияние длительного систематического применения удобрений на урожай культур и свойства почвы (Обзор результатов длительных опытов с удобрениями в США и Канаде) // Тр. ВИУА. 1964. Вып. 11. С.341-397.

71. Лыков A.M. Воспроизводство плодородия почв в Нечерноземной зоне. М.: Россельхозиздат, 1982. 142 с.

72. Лыков A.M. Основные закономерности динамики органического вещества в пахотных почвах подзолистого типа // Изв. ТСХА. 1974. Вып. 1. С. 39-48.

73. Лыков A.M., Ишевская И.М., Круглое В.В. Прогнозирование режима органического вещества в интенсивно используемой дерново-подзолистой почве // Вестник с.-х. наук. 1977. № 4. С. 103-111.

74. Лыков A.M., Клименко H.H. Органическое вещество дерново-подзолистой почвы как фактор ее эффективного плодородия // Изв. ТСХА. Вып. 5. 1986. С. 3-9.

75. Лыков A.M., Черников В.А., Вьюгин С.М. Характеристика гуминовых кислот интенсивно используемой дерново-подзолистой почвы II Изв. ТСХА. 1975. Вып. 2. С. 100-105.

76. Мамихин C.B. Динамика углерода органического вещества и радионуклидов в наземных экосистемах (имитационное моделирование и применение информационных технологий). М.: Изд-во Моск. ун-та, 2003. 172 с.

77. Мамонтов В.Г. Изменение содержания гумуса и его качественного состава под влиянием сельскохозяйственного использования чернозема мощного Западной лесостепи УССР II Агрохимия. 1975. № 4. С. 71-79.

78. Методика разработки нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая сельскохозяйственных культур. М.: ВНИИА, 2009. 48 с.

79. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения (ред. Державин Л.М., БулгаковД.С.). М.: ФГНУ Росинформагротех, 2003. 240 с.

80. Минеев В.Г., Шевцова Л.К., Новиков А.И., Володарская И.В. Исследование баланса гумуса в дерново-подзолистых почвах на основе математической модели И Доклады ВАСХНИЛ. 1986. № 2. С.34-38.

81. Михновский В.К, Ярцева А.К., Морозова А.В., Лебедева М.Ю., Котова Л.В. Баланс азота и углерода в дерново-подзолистой почве под бессменными культурами и в севооборотах // Роль азота в земледелии дерново-подзолистых почв. М.: Колос. 1974. С. 5-59.

82. Надежкин* С.М., Щербаков А.П. Антропогенная эволюция гумусного состояния черноземов лесостепи Поволжья // Антропогенная эволюция черноземов. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 2000. С. 145-171.

83. Назарюк В.М. Баланс и трансформация азота в агроэкосистемах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 257 с.

84. Назарюк В.М. Эколого-агрохимические и генетические проблемы регулируемых агроэкосистем. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 240 с.

85. Нормативы для определения потребности сельского хозяйства в минеральных удобрениях М. ВНПО Союзсельхозхимия. 1985. 338 с.

86. Огнивцев С.Б., Сиптиц С.О. Моделирование АПК: Теория, методология, практика. М.: Энциклопедия российских деревень, 2002. 118 с.

87. Орлов Д.С. Органическое вещество почв России // Почвоведение. 1998. №9. С. 1049-1057

88. Орлов Д.С. Свойства и функции гуминовых веществ // Гуминовые вещества в биосфере. М.: Наука, 1993. С. 16—17.

89. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. Реальные и кажущиеся потери органического вещества почвами Российской Федерации' // Почвоведение. 1996. № 2. С. 197-207.

90. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М.: Изд-во МГУ, 1981.271 с.

91. Охинъко И.П., Лапоников В.Н., Татошин И.Ф., Быков А.Н. Динамика содержания гумуса южного карбонатного чернозема, в зависимости» от особенностей сельскохозяйственного использования // Агрохимия. 1990. №8. С. 103-109.

92. Оценка почв по содержанию и качеству гумуса для производственных моделей почвенного плодородия (Рекомендации). Под ред. Л.Л.Шишова и К.В.Дьяконовой. М.: Агропромиздат, 1990. 32 с.

93. Панкова Н.К., Чебан В.М., Ефремова З.С. Моделирование продуктивности кормовых севооборотов на дерново-подзолистых почвах // Агроэкологический мониторинг и проблемы расширенного воспроизводства плодородия почв. Научн. труды ВИУА. М. 1991.С. 97-102

94. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрение, урожай. М.: Агропромиздат, 1987. 510 с.

95. Перегудов В.Н. Планирование многофакторных полевых опытов с удобрениями и математические обработки их результатов. М.: Колос, 1978. 181 с.

96. Перегудов В.Н, Иванова Г.И. Задачи исследования, конструкция схемы и методы математического анализа^ опытов с удобрениями // Применение математических методов в агрохимических исследованиях. Труды ВИУА. М., 1977. Вып.56. С. 5-12.

97. Полев H.A. Теоретические подходы к моделированию плодородия почвы на основе достигнутого уровня урожайности и оценки земель по их потенциальной продуктивности: Дис. .д-ра с.-х. наук. М., 1994. 342 с.

98. Полуэктов P.A. Динамические модели агроэкосистемы. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 312 с.

99. Полуэктов P.A. Полевой опыт и моделирование продукционного процесса II Вести. РАСХН. 2002а. №2.0.25-29.

100. Полуэктов P.A., Опарина КВ., Семенова КН., Терлеев В.В. Моделирование почвенных процессов в агроэкосистемах: Учеб. пособие. СПб: Изд-во СПбГУ, 20026. 148 с.

101. Полуэктов P.A., Пых Ю. А., Швытов И. А. Динамические модели экологических систем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 165 с.

102. S. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты изучения). Л.: Наука, 1980. 222 с.

103. Постановления совещания по вопросам организации стационарных опытов по изучению действия удобрений. М.: ВАСХНИЛ, 1938. 32 с.

104. Природно-сельскохозяйственное районирование земельного фонда СССР. Науч. тр. ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1975. 256 с.

105. Прохорова З.А., Фрид A.C. Изучение и моделирование плодородия почв на базе длительного полевого опыта. М.: Наука, 1993. 190 с.

106. Прянишников Д.Н. Избранные сочинения. М: Госсельхозиздат, 1952. С.40-48.

107. Расширенное воспроизводство плодородия почв в интенсивном земледелии Нечерноземья (ред. Н.ЗМил'ащенко). М.: ВИУА РАСХН, 1993. 864 с.

108. Реестр длительных опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами Российской Федерации. М.: Агроконсалт, 2002. 240 с.

109. Регионы России: социально-экономические показатели. М.: Росстат. 2006. 984 с.

110. Рожков В.А., Романенков В.А., Горшкова М.А. Моделирование динамики углерода на сельскохозяйственных землях Европейской территории России // Глобальные проявления изменений климата в агропромышленной сфере (ред. Иванов А.Л.). М. 2004. С.243-249.

111. Романенко H.A. Теоретические основы анализа национальных агропродовольственных систем с применением методов математического моделирования М.: Энциклопедия российских деревень, 2005. 127с.

112. Романенко H.A. Модельный инструментарий экономического анализа АПК национального уровня // Вестник МГА У им.В.П.Горячкина. № 3 (13): Электротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства. 2005. С. 147-151.

113. Романенков В.А., Листова М.П., Беличенко М.В.,Рухович О.В. Система «Почва-удобрения-погода-урожай» при возделывании озимой пшеницы на дерново-подзолистых почвах ЕТР // Плодородие. 2009. №1 (46). С. 14-17.

114. Романенков В.А, Сиротенко ОД., Рухович Д.И., Романенко И.А, Шевцова Л.К, Королева П.В. Прогноз динамики запасов органическогоуглерода пахотных земель Европейской территории России. М.: ВНИИА, 2009. 96 с.

115. Романенков В. А. Сиротенко О.Д., Шевцова JI.K. Моделирование баланса углерода агроценозов на основе баз данных длительных опытов // Функции почв в геосферно-биосферных системах. М.: Изд-во МАКС-ПРЕСС, 2001а. С.157.

116. Романенков В.А., Шевцова Л.К., Сиротенко ОД. Использование моделей трансформации органического углерода в комплексной оценке плодородия и устойчивости почв // Методы исследования органического вещества почв. Владимир. 2005. С. 494-509.

117. Романовская A.A. Органический углерод в почвах залежных земель России // Почвоведение. 2006. № 1. С. 52-61.

118. Романовская A.A. Оценка неопределенности инвентаризации выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве России // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Том XXL. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат. 2007. С. 44-57.

119. Росс Ю.К. Система уравнений для количественного роста растений // Фотоактинометрические исследования растительного покрова. Таллин: Валгус, 1971. С.64-88.

120. Россия в цифрах. Статистический сборник. М.: Росстат. 2009: 525 с.

121. Рыжова И.М. Анализ гумусонакопления в зональных природных экосистемах на основе нелинейной модели // Вестник МГУ. 1991. Сер. почв. Вып. 17. № 1. С.25-33.

122. Рыжова И.М. Анализ чувствительности системы почва-растительность к изменениям параметров круговорота углерода на основе математической модели // Почвоведение. 1993. №10. С. 52-56.

123. Рыжова И.М. Математическое моделирование почвенных процессов. М.: Изд-во МГУ, 1987. 86 с.

124. Рыжова И.М. Моделирование процесса гумосообразования // Экология и почвы. Избранные лекции VIII-IX Всероссийских школ 1998-1999 гг. М. 1999 .С. 70-79.

125. Рыжова И.М. Пример прогноза антропогенного изменения почв (на основе нелинейной теории гумусонакопления в агроэкосистемах) // Математические методы и ЭВМ на службе почвенных прогнозов. М.: ВАСХНИЛ. 1988. С. 28-33.

126. Самойлов Т.И. Изменение содержания гумуса и азота почвы при длительном применении удобрений в условиях овощного севооборота // Сб. науч. трудов Зап.-Сиб. овощекартофельной селекционно-опытной станции. Барнаул. 1970. С. 15-23.

127. Сапожникова С.А. Опыт агроклиматического районирования территории СССР // Вопросы агроклиматического районирования территории СССР. М.: Сельхозгиз, 1958. С. 14-37.

128. Сельское хозяйство в России, 1998. Статистический сборник. Официальное издание М.: Госкомстат России, 1998. 448 с.

129. Сельское хозяйство в России, 2002. Статистический сборник. Официальное издание. М.: Госкомстат России, 2002. 397 с.

130. Сельскохозяйственные экосистемы (ред. Л. О. Карпачевский) М.: Агропромиздат, 1987. 223 с.

131. Семенов В.А. Полевой опыт. Новая концепция // Совершенствование методики проведения> длительных полевых опытов и математические методы-обработки экспериментальных данных. — М.: Агроконсалт, 2003. С.8-31.

132. Семенов В.М., Иванникова Л.А., Кузнецова Т.В., Семенова H.A. Роль растительной биомассы в формировании активного пула органического вещества почвы //Почвоведение. 2004. № 11. С. 1350-1359.

133. Сиротенко О.Д. Имитационная система Климат-Урожай СССР // Метеорология и гидрология. 1991. № 4. С. 67-73.

134. Сиротенко ОД. Математическое моделирование водно-теплового режима и продуктивности агроэкосистем. JI: Гидрометеоиздат, 1981. 188 с.

135. Сиротенко ОД. Методы оценки изменений климата для сельского хозяйства и землепользования. Методическое пособие. Росгидромет. 2007. 77с.

136. Сиротенко ОД. Предпосылки построения комплексной-динамической модели погода-урожай // Труды ИЭМ. 1973. Вып. 3 (40). С.18-31.

137. Сиротенко О.Д. Пути развития агрометеорологии // Метеорология и гидрология. 1990. № 6. С. 101-108.

138. Сиротенко ОД., Абашина Е.В. Агроклиматические ресурсы и физико- географическая зональность территории России при глобальном потеплении И Метеорология и гидрология. 1998. С. 92-102.

139. Сиротенко ОД., Абашина Е.В. Об использовании динамических моделей для оценки агрометеорологических условий формирования урожая // Метеорология и гидрология. 1982. № 8. С. 95-101.

140. Сиротенко О. Д., Абашина Е. В., Павлова В. Н. Чувствительность сельского хозяйства России к изменениям климата, химического состава атмосферы и плодородия почв // Метеорология и гидрология. 1995. № 4. С. 107-114.

141. Сиротенко О.Д., Абашина Е.В, Павлова, ВН., Попова E.H., Романенков В.А. Сельское хозяйство // Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Том 2. Последствия изменений климата. М. 2008:С.223-234.

142. Сиротенко ОД., Абашина Е.В., Романенков В.А. Моделирование влияния изменений климата на динамику органического углерода в пахотных почвах, эмиссию СОг и продуктивность экосистем // Метеорология и гидрология. 2005. № 8. С. 83-95.

143. Сиротенко ОД., Абашина Е.В., Шаахмедов Ш.А. Программирование урожая с помощью динамических моделей // Вестник с.-х. науки. 1987. № 8. С. 55-59.

144. Сиротенко О.Д., Бойко Д.П. Динамическая модель агроценоза //

145. Математические модели в агрометеорологии // Труды ИЭМ. М.: Гидрометеоиздат, 1977. Вып. 8 (67). С. 12-36:I

146. Сиротенко ОД., Грингоф Н.Г. Оценки влияния ожидаемыхизменений климата на сельское хозяйство Российской Федерации //

147. Метеорология и гидрология. 2006. № 8. С. 92-101. i

148. Сиротенко ОД., Павлова В.Н. Оценка влияния изменения климата наIсельское хозяйство методом пространственно — временных аналогов //1

149. Метеорология и гидрология. 2003. № 8. С. 89-99. , 175. Сиротенко ОД., Романенков В.А., Павлова В.Н., JIucmoea М.П.

150. Оценка и прогноз эффективности минеральных удобрений в условиях изменяющегося климата // Агрохимия. 2008. № 7. С.26-33.

151. Сиротенко ОД., Романенков В.А., Шевцова Л.К. Имитационная система поддержки и обобщения результатов многолетних полевых опытов // Агрохимия. 2003. № Ю. С.80-89:

152. Сиротенко ОД.,. Шевцова Л.К., Володарская, И:В. Моделирование влияния климатических и агротехнических факторов на динамику органического углерода пахотных почв- // Почвоведение. 2002. № 10. G. 1251-1263.

153. Смагин A.B., Садовникова Н.Б., Смагина М.В: Моделирование динамики органического вещества почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 120 с.

154. Соколов A.B., Розов H.H., Руднева E.H. Почвенно-агрохимическая карта СССР II Агрохимия. 1966. № 1. С. 3-12.

155. Стребков И.М. Основные закономерности взаимодействия векторов почвенного плодородия, удобрений и погоды в условиях дерново-подзолистых почв Центрального района НЧЗ РСФСР // Агрохимия. 1989. № 2. С.36-41.

156. Стребков И.М., Кирикой Я.Т. Оптимизация параметров плодородия почв с помощью методов математического моделирования // Параметры и модели плодородия почв и продуктивности агроценозов. Сб. науч. тр. Пущино, 1985. С.135-145.з

157. Стребков И.М., Кирикой Я.Т., Халанская Т.П. Методическое руководство по использованию принципов системного анализа в агрохимических исследованиях закономерности действия удобрений. М.: ВИУА, 1988. 72 с.

158. Сысуев В.А., Мухамадъяров В.Ф. Методы повышения агробиологической эффективности растениеводства. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2001.216 с.

159. Титова H.A., Когут Б.М. Трансформация органического вещества при сельскохозяйственном использовании почв // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Почвоведение и агрохимия. Т. 8. М. 1991. 156 с.

160. Тооминг Х.Г. Солнечная радиация и- формирование урожая. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 194 с.

161. Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии. М. ; Л.: Сельхозгиз, 1937. 288 с.

162. Устойчивость земледелия и риски в условиях изменения климата. Резюме коллективной монографии РАСХН. (ред. Иванов А.Л., У сков И.Б.). СПб.: АФИ^ 2009. 96 с.

163. Федосеев А.П. Агротехника и погода. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 240çc.

164. Фрид A.C. К вопросу об ошибке средних многолетних показателей полевых опытов //Агрохимия. 2001. № 5. С. 76-80.

165. Фрид A.C. Методы сравнения вариантов в длительных полевых опытах // Совершенствование методики проведения длительных опытов и математические методы обработки экспериментальных данных. М.: Агроконсалт, 2003. С. 66-73.

166. Хабарова А.И., Щербакова Н.И., Бугаев В.П., Пискарёв А.Н. Влияние длительного применения удобрений на продуктивность севооборотов // Действие длительного применения удобрений на плодородие почв. Бюллетень ВИУА № 35. М.: ВИУА, 1977. С.64-69.

167. Хлыстовский АД. Плодородие почвы при длительном применении удобрений и извести. М.: Наука, 1992. 192 с.

168. Хлыстовский А.Д., Вехов П.А., Богданов A.M. Влияние длительного применения минеральных и органических удобрений на органическое вещество почвы IIХимия в сел. хоз-ве. 1979. № 8. С. 27-30.

169. Хлыстовский А.Д., Корнеенко Е.Ф. Содержание и состав гумуса дерново-подзолистой почвы при длительном внесении удобрений // Почвоведение. 1981. № 3. С. 49-55.

170. Храмцов И.Ф. Система применения удобрений и воспроизводство плодородия почв в полевых севооборотах лесостепи Западной Сибири: Автореф. duc. д-ра с.-х. наук. Омск, 1997. 32 с.

171. Чесняк Г.Я., Гаврилюк Ф:Я., Крупеников H.A. и др. Гумусовое состояние черноземов'// Русский чернозем. 100 лет после Докучаева. М.: Наука, 1983. С. 186-198.

172. Чертов О.Г., Комаров A.C. Имитационная модель динамики органического вещества почв // Вестн. СПбГУ. Сер: 3. 1996. Вып. 1. С. 104— 109.

173. Чертов O.P., Комаров A.C., Надпорожская М.А. Анализ динамики минерализации- и гумификации растительных остатков в почве // Почвоведение. 2007а. № 2. С. 160-169.

174. Чертов О.Г., Комаров A.C., Надпорожская М.А. Модели динамики органического вещества почв // Моделирование динамики органического вещества в лесных экосистемах. М.: Наука, 20076. С. 19-32.

175. Шашко Д.И. Агроклиматическое районирование СССР. М.Колос, 1967. 334 с.

176. Шарков И.Н. Исследование баланса углерода в почве в связи с применением органических и азотных удобрений: Автореф. duc. .канд. биол. наук. Новосибирск, 1986. 20 с.

177. Шарков И.Н. Удобрения и проблема гумуса в почве // Почвоведение. 1987. № 11. С.70-81.

178. Шевцова JI.K. Гумусное состояние и азотный фонд основных типов почв при длительном применении удобрений: Автореф. дисс. доктора биол. наук. М. 1988. 48-с.

179. Шевцова JI.K, Володарская И.В. Трансформация гумуса дерново-подзолистых почв в опытах с длительным применением удобрений // Почвоведение. 1998. № 7. С. 825-831.

180. Шевцова JI.K, Сидорина С. И, Володарская И. В. Изменение качества гумуса почв при длительном применении удобрений // Вестн. с. —х. науки. 1988. № 7. С. 72-77.

181. Шевцова Л.К., Михайлов Б.Г., Туровец В.М:, Никитин B.C., Володарская И. В. Регулирование баланса гумуса почв на основе статистического исследования информационной базы данных длительных опытов. Методические рекомендации. М.: ВНИИМС, 1992. 38 с.

182. Шевченко Г.А., Щербаков А.П. Гумусное состояние черноземов ЦЧО II Почвоведение. 1984. №8. С. 50-56.

183. Шишов Л.Л., Карманов И.И., Дурманов Д.Н. Критерии и модели плодородия почв. М.: Агропромиздат, 1987. 184 с.

184. Щербаков А. П., Рудай ИД. Плодородие почв, круговорот и баланс питательных веществ М.: Колос, 1983. 189 с.

185. Явтушенко В.Е. Арутюнова Л.В., Морозова ИБ. Прогнозирование урожайности озимой пшеницы по запасам в почве влаги и минерального азота. // Вестник РАСХН, 1995, № 2. С. 38-40

186. Agricultural practices and policies for carbon sequestration in soil' (eds. Kimble J.M., Lai R., Follett R.F.). Boca Raton, FL: Lewis Publishers, 2002. 512 P

187. Agriculture and environmental challenges of the twenty-first century: a strategic approach for FAO. Report No. COAG/2009/3, 11. Rome. 2009. 13 p.

188. Asmus F., Hermann V. Reproduction der organishen, substanz des bodens // Akad. Landwissensschaft der DDR Institut fuer Landwirtshaft- Information und' Documentation. Forschrittsber Alndwirtsch. Nahrungsgutteerwirtsch. Berlin. 1977. Vol.15. P.l 1-17.

189. Audsley E., Pearn K.R., Simota C., Cojocaru G., Koutsidou E., Rounsevell M.D.A., Trnka M., Alexandrov V. What can scenario modelling tell us about future European scale land use, and what not? // Environmental science policy. 2006. Vol.9. P.148-162.

190. Bauer A., Black A.L. Quantification of the effect of soil organic matter content on soil productivity // Soil Sci. Soc. Am. J. 1994. Vol. 58. P. 185-193.

191. Burke I.C., Yonkers C., Parton W.J., Cole C.V., Flach K., Schimel D.S. Texture, climate, and cultivation effects on organic matter in Grassland Soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1989. Vol.53. N 3. P. 800-805.

192. Buyanovsky G. A:, Brown J. R., Wagner G. H. Sanborn Field: Effect of 100 years of cropping on soil parameters influencing productivity // Soil Organic Matter in Temperate Agroecosystems (eds. E. A. Paul et al.). CRC Press Inc. 1997. P.205-225.

193. Campbell C.A., Zentner R.P., Liang B.-C. et al. Organic C accumulation in soil over 30 years in semiarid southwestern Saskatchewan -Effect of crop rotation and fertilizers // Canadian Journal of Soil Science. 2000. Vol. 80. P. 179192.

194. Carter M.R. Soil, quality for sustainable land management: Organic matter and aggregation interactions that maintain soil'functions // Agron. J. 2002. Vol. 94. P. 38-47.

195. Cerri C.E.P., Coleman K., Jenkinson D.S., Bernoux M., Victoria R., Cerri

196. C.C. Modeling soil carbon from forest and pasture ecosystems of Amazon; Brazil // Soil Sci. Soc. Am. J 2003. Vol. 67. P. 1879-1887.

197. Cerri C.E.P., Easter M., Paustian K., Killian K., Coleman K., Bernoux M., Coleman K., Jenkinson D.S. RothC-26.3-a model for the turnover of carbon in soil // Evaluation of soil organic matter models using existing long-term datasets (eds.

198. D.S. Powlson, P. Smith and J.U. Smith). Proceedings of the NATO1 Advanced Research workshop. NATO ASI Series I. Berlin: Springer Verlag, 1996. Vol. 38. P. 237-246.

199. Cole C.V., Duxbury J., Freney J. Global estimates of potential mitigation of greenhouse gas emissions by agriculture // Nutr. Cycl. Agroecosys. 1997. Vol. 49. P. 221-228.

200. Coleman K., Jenkinson D.S. RothC-26.3 a model for the turnover of carbon in soil //Evaluation of soil organic matter models using existing long-term datasets (eds. D.S. Powlson, P. Smith and J.U. Smith). Proceedings of the NATOr ,

201. Coleman K., Jenkinson D.S., Crocker G.J., Grace P.R., Klir J., Korschens M, Poulton P.R. , Richter D.D. Simulating trends in soil organic carbon in long-term experiments using RothC-26.3 IIGeoderma. 1997. Vol. 81. P. 29-44.

202. Dendoncker N., Van Wesemael B., Rounsevell M.D.A., Roelandt C., Lettens S. Belgium's C02 mitigation potential under improved cropland management IIAgric. Ecosyst. Environ. 2004. Vol. 103. P. 101-116

203. De Wit C.T., Goudriaan J., Van Laar H.H., Penning de Vries F.W.T., Rabibinge R. et al. Simulation of assimilation, respiration and transpiration of crops. Simulation Monographs. Wageningen: Pudoc, 1978. 141 p.

204. Dumanski J., Desjardins R.L., Tarnacai C., Monreal C., Gregorich E.G., Kirkwood V., Campbell C.A. Possibilities for future carbon sequestration in Canadian agriculture in relation to land use changes // Climatic Change. 1998. Vol. 40. P. 81-103.

205. Falloon P. Using RothC with1 climate and.land use change at 1 km scale // UK emissions by sources and removals by sinks due to land use, land use change and forestry activities. Centre for Ecology and Hydrology. Edinburgh. 2004. P. 217-218.

206. Falloon P., Powlson D.S., Batjes N. Milne E., Cerri C.C. Simulating SOC changes in 11 land use change chronosequences from the Brazilian Amazon-with' RothC and Century models // Agriculture Ecosyst. Environm. 2007. Vol. 122. P. 46-57.

207. Falloon P., Smith P. Simulating SOC changes in long term experiments with Roth C and CENTURY: model evaluation for a regional scale application // Soil Use and Management. 2002. Vol: 18, N 3. P. 101-111.

208. Falloon P., Smith P. Accounting for changes in soil carbon under Kyoto: need for improved long-term data-sets to reduce uncertainty in model projections. Soil Use and Management. 2003. Vol. 19. P. 265-269.

209. Falloon P., Smith P., Coleman K., Marshall S. Estimating the size of the inert organic matter pool from total soil organic carbon content for use in the Rothamsted carbon model // Soil Biol. Biochem. 1998. Vol. 30. P. 1207-1211.

210. Falloon P., Smith P., Smith J. U., Szabo J., Coleman K., Marshall S. Regional estimates of carbon sequestration potential: linking the Rothamstedcarbon model to GIS databases // Biology and Fertility of Soils. 1998. Vol. 27. N 3. P.236-241.

211. Falloon P., Smith P., Szabo J., Pasztor L. Comparison of approaches, for estimating* carbon sequestration at the regional scale// Soil Use and Management. 2002.Vol.18. N 3. P. 164-174.

212. Follett R.F. Soil management concepts and carbon sequestration in cropland soils // Soil and Tillage Research. 2001. Vol. 61. P. 77-92.

213. Franko U., Oelschlaegel B., Schenk S. Simulation of temperature-, water— and nitrogen dynamics using the Model CANDY // Ecol. Model. 1995. Vol. 81. N 2/3. P. 213-222.

214. Franko U, Schramm G., Rodionova V, Korschens M., Smith P., Coleman K., Romanenkov V., Shevtsova L. EuroSOMNET a database for long-term experiments on soil organic matter in Europe // Computers and Electronics in Agriculture. 2002. Vol. 33. P. 233-239.

215. Frissel M.J., Van Veen J.A. The review of models for investigating the behavior of nitrogen in soils // Phil Trans. Royal. Soc. B. 1982. Vol. 296. P. 341349.

216. Giardina. G.P., Ryan M.G. Evidence that decomposition rates of organic carbon in.mineral soil do not vary with temperature // Nature. 2000. Vol. 404. P. 858-861.

217. Gijsman A.J., Hoogenboom G., Parton W.J., Kerridge P.C. Modifying DSSAT crop models for low-input agricultural systems using a soil organic matter-residue module from CENTURY // Agron. Journ. 2002. Vol. 94. P. 462-474.

218. Golden Software; Inc. 1999. Surfer 7: Contouring and 3D surface mapping software by Golden Software, Inc. Golden, CO.

219. Grace P.R., Merz S.K. Carbon dynamics and nutrient mineralization // Net Ecosystem Exchange feds. M.U.F. Kirschbaum and R. Mueller). Canberra. Cooperative Research Center for Greenhouse Accounting. 2001. P. 89-94.

220. Hart P.B.S. Effects of soil type and past cropping on the nitrogen supplying ability of arable soils. Ph.D. Thesis. Reading: University of Reading, 1984.215 p.

221. Henin S., Dupuis M. Essai de bilan de la matière organique du sol // Annals of Agronomy. 1945. Vol.15. P. 17-29.

222. Jenkinson D.S. The turnover of organic carbon and nitrogen in soil // Philosophical transactions of the Royal Society. 1990. Vol. 329. P. 361-368

223. Jenkinson D.S., Coleman K. Calculating the annual input of organic matter to soil from measurements of total organic carbon and radiocarbon // Europ. Journ. Soil Sci. 1994. Vol. 45. P. 167-174.

224. Jenkinson D.S., Rayner J.H. The turnover of soil organic matter in some of the Rothamsted classical experiments // Soil Sci. 1977. Vol. 123. P. 298-305.

225. Jenny H., Gessel S.P., Bingham F.T. Comparative study of decomposition rates of organic matter in temperate and tropical regions // Soil Sci. 1949: Vol. 3 P.419-432.

226. Johnson M. G., Levine E.R., Kern J.S. Soil organic matter: distribution, genesis, and management to reduce greenhouse gas emissions // Water, Air and Soil Pollution. 1995. Vol. 82. P. 593-615.

227. Kdtterer T., Andren O. The ICBM* family of analytically solved models of soil carbon, nitrogen and microbial biomass dynamics descriptions and application examples // Ecol. Mod. 2001'. Vol. 136 191-207.

228. Kdtterer T., Andren O. Long-term, agricultural field experiments in Northern Europe: analysis of the influence of management on soil' carbon stocks using the ICBM model // Agric. Ecosys. Environ. 1999. Vol.72. P. 165-179.

229. Kdtterer T., Reichstein M., Andren O:, Lomander A. Temperature dependence of organic matter decomposition: a critical review using literature data analysed with different models // Biology and Fertility of Soils. 1998. Vol. 27. P. 258 262.

230. Kimble J.M., Lai R.\ Follett R.F. Agricultural practices and policies for carbon sequestration in soil // Boca Raton, Fl., Lewis Publishers, 2002. 536 p.

231. Kolenbrander G.J. De bepaling van de waarde van verschillende soorten organische stof ten aanzien van hun effect op het humusgehalte bij bouwland. Inst. Bodemvruchtb., Haren. 1969. 10 p.

232. Korschens M., Weigel A., Schulz E. Turnover of soil organic matter (SOM) and long-term balances tools for evaluating sustainable, productivity of soils // Zeitschrift fur flanzenernahrung und Bodenkunde. 1998. Vol. 161. P. 409424.

233. Kortleven H. Quantitative aspects of humus accumulation and decomposition. Thesis. Agricultural University, Wageningen. Versl. Landbouwkd. Onderz., No. 69.1 (in Dutch with English summary). 1963. 133 p.

234. Kurganova I.N., Lopes de Gerenyu V.O., Myakshina T.N., Sapronov D. V., Lichko V.I., Yermolaev A.M. Changes in the carbon stocks of former croplands in Russia // Zemés Üko Mokslai, 2008. Vol. 15. N 4. P. 10-15.

235. Lai R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change // Geoderma. 2004. Vol. 123. P. 1-22.

236. Lai R., Kimble J.M., Follett R.F., Cole C. V. The Potential of U.S. Cropland to Sequester Carbon and'Mitigate the Greenhouse Effect. Boca Raton, Fl. CRC/Lewis Publishers, 1998. 128 p:

237. Lee J.J., Phillips D.L., Liu R. The effect of trends in' tillage practices on erosion and carbon content, of soils in the US-corn belt // Water, Air, and'Soil Pollution. 1993. Vol. 70. N1/4. P. 389M01.,

238. Lewandrowski J., Peters M., Jones C. Economics of sequestering carbon in the US agricultural sector // Tech. Bull. N 1909. USDA-ERS, 2004. 69 p.

239. Li C. Modelling impact' of agricultural practices on soil C and- N^Oemissions // Soil management and greenhouse effect (eds. Lai R., Kimble J., Levine E., Stewart B.A.). Advances in Soil Science. Fl. Boca Raton: CRC Press. 1995. P. 101-112.

240. Li C., Frolking S., Harriss R.C. Modelling carbon biogeochemistry in agricultural soils // Global Biogeochemical Cycles. 1994. Vol. 8 P.237-254.

241. Ludwig B., Schultz E., Rethemeyer J., Merbach L, Flessa H. Predictive modeling of C dynamics in the long-term fertilization experiment at Bad1.uchstädt with the Rothamsted carbon model // Eur op. Journ. Soil Sei. 2007. Vol. 58. P. 1155-1163.

242. Mendelsohn R., Dinar A., Sanghi A. The effect of development on the climate sensitivity of agriculture // Environment and Development Economics. 2001. Vol. 6. P. 85-101.

243. Mikhailova E.A., Bryant R.B., Vassenev I.I., Schwager S.J., Post C.J. Cultivation effects on soil carbon and nitrogen contents at depth in the Russian chernozem // Soil Sei. Soc. Am. J. 2000. Vol. 64. P. 738-745.

244. Molina J.A.E., Smith, P. Modelling carbon and nitrogen«processes in soil II Advances in Agronomy. 1998. Vol. 621 P. 253-298.

245. Nilsson, S., Shvidenko, A., Stolbovoi, V, Gluck, M., Jonas, M: and Obersteiner Full carbon account for Russia. Interim Report IR-00-021, International Institute for Applied Systems Analysis. Laxenburg, Austria. 2000. 180 p.

246. Parnas H. Model for decomposition of organic material by microorganisms II Soil Biol. Biochem. 1975. Vol. 7. P. 161-169.

247. Parshotam A. The Rothmasted soil-carbon turnover model—discrete to continuous form //Ecol. Model 1996. Vol. 86. P. 283-289.

248. Parton W.J., Ojima D.S., Cole C. V, Schimel D.S. A general model for soil organic matter dynamics: sensitivity to litter chemistry, texture and management //

249. SoilSci. Soc. Am. J. 1984. Vol. 39. P. 147-167.

250. Parton W. J., Rasmussen P.E. Long-term effects of crop management in wheat / fallow: II. CENTURY model simulations // Soil Sci. Soc. Am. J. 1994. Vol. 58. P. 530-536.

251. Parton W.J., Schimel D.S., Cole C.V., Ojima D.S. Analysis of factors controlling soil organic matter levels in Great Plains grasslands // Soil Sci. Soc. Am. J. 1987. Vol. 51. P. 1173-1179.

252. Paustian, K., Andren O., Janzen H.H., Lai R., Smith P., Tian G., Tiessen H., Van Noordwijk M., Woomer P.L. Agricultural soils as a sink to mitigate CO2 emissions // Soil Use and Management. 1997a. Vol. 13. P. 230-244.

253. Paustian, K., Cole C.V., Sauerbeck D., Sampson N. CO2 mitigation by agriculture: an overview// Climatic Change. 1998. Vol. 40. P. 135-162.

254. Paustian K., Elliott E.T., Six J., Hunt H.W. Management options for reducing C02 emissions from agricultural soils // Biogeochem. 2000. Vol. 48. P. 147-163.1 'i <1

255. Paustian K., Levine E., Post W.M., Ryzhova I.M The use of models to integrate information and understanding of soil C at the regional scale // Geoderma. 1997b. Vol.79. N 1/4. P. 227-260.

256. Post W.M., Emanuel W.R., Zinke P.J., Stangenberger A.G. Soil carbon pools and world life zones //Nature. 1982. Vol. 298. P. 156-159

257. Post W.M., Kwon K.C. Soil carbon sequestration and land-use change: processes and potential. Global Change Biol. 2000. Vol.6. P.317-327.

258. Soil Organic Matter Models (eds. D.S. Powlson, P. Smith, J.U. Smith). Springer

259. Verlag, NATO ASI Series. 1996. Vol. 38. P. 3-11.

260. Powlson D.S., Smith P., Coleman< K., Smith J.U., Glendining M.J., Korschens M., Franko U. A European network of long-term sites for studies on soil organic matter // Soil and Tillage Res. 1998. Vol. 47. P. 263-274.

261. Reeves D. W. The role of soil organic matter in maintaining soil quality in continuous cropping systems //Soil Tillage Res. 1997. Vol. 43. P. 131-167.

262. Richter D. Jr., Callaham, M.A., Powlson, D.S., Smith, P. Long-term soil experiments: keys to managing Earth's rapidly changing ecosystems // Soil. Sci. Soc. Am. J. 2007. Vol. 71. N 2. P. 266-279.

263. Ritchie J. T. Wheat phasic development // Modeling plant and soil systems {eds. Hanks J. and Ritchie J. T.). Vol.31. ASA, CSSSA, SSSA, Madison, WI. 1991. P. 31-54.

264. Romanenkov V.A., Sirotenko O.D., Rukhovitch D.I., Romanenko I.A., Smith P., Franko U. Carbon sequestration potential by arable soils in the European Russia, 2000-2070 // Latvian Journal of Agronomy. 2005. Vol. 8. P. 75-80.

265. Sampson R.N., Scholes R.J. Additional human-induced activities Article34 // Land Use, Land-Use Change, and Forestry (eds. R.T. Watson et al.).i

266. Cambridge: Cambridge University Press, 2000. P. 183-281.

267. Schlesinger W.H. Carbon sequestration in soils. Science. 1999. Vol. 284. P. 2095.

268. Shibu E.M. Modeling long-term dynamics of carbon and nitrogen in intensive rice-based cropping systems in the Indo-Gangetic Plains (India). PhD thesis. Wageningen: Wageningen University, 2007. 225 p.

269. Shibu M.E., Lejfelaar P.A., van Keulen H., Aggarwal P.K. Quantitative description of soil organic matter dynamics A review of approaches with reference to rice-based cropping systems // Geoderma. 2006. Vol. 137. P. 1-18.

270. Shirato Y., Paisancharoen K., Sangtong P., Nakviro C., Yokozawa M., Matsumoto N. Testing the Rothamsted Carbon Model against data from long-term experiments on upland soils in Thailand II Eur op. Journ. Soil Sci. 2005. Vol. 56. P. 179-188.

271. Shirato Y., Yokozawa M. Applying the Rothamsted Carbon Model for long-term experiments on Japanese paddy soils and modifying it by simple tuning of the decomposition rate II Soil Sci. Plant Nutr. 2005. Vol.49. P. 921-925.

272. Smith N.W., Desjardins R.L., Pattey E. The net flux of carbon from agricultural soils in Canada 1970-2010 // Global Change Biology. 2000. Vol.6. P. 557-568.

273. Smith P. Carbon sequestration in croplands: the potential in Europe and the global context II European Journ. Agron. 2004. Vol. 20. P. 229-236.

274. Smith P., Andren O., Karlsson T., Perala P., Regina K., Rounsevell M., van Wesemael B. Carbon sequestration potential in European croplands has been overestimated// Global Change Biol. 2005. Vol. II. P. 2153-2163.

275. Smith P., Powlson D.S., Glendihing M.J., Smith J. U. Potential for carbon sequestration in European soils: preliminary estimates, for five scenarios using results from long-term experiments // Global Change Biol. 1997a. Vol. 3. N l.P; 67-79.

276. Smith. P., Powlson D.S., Smith J.U., Falloon P., Coleman K. Meeting Europe's climate change commitments: quantitative estimates^ of the potential for carbon mitigation by agriculture II Global Change Biol. 2000. Vol. 6. P. 525-539.

277. StatSoft Inc. STATISTICA (data analysis software), Version 6. 2001. http://www.statsoft.com.

278. Stewart C.E., Paustian K., Conant R.T., Plante A.F., Six J. Soil carbon saturation: evaluation and corroboration by long-term incubations // Soil Biology Biochem. 2008. Vol. 40. N 7. P. 1741-1750.

279. Swift R.S. Sequestration of carbon by soil // Soil Sci. 2001. Vol. 166. P. 858-871.

280. Thornly J.H.M. Mathematical models in plant physiology. London, N.Y., San Francisco: Academic Press, 1976. 295 p.

281. Trumbore S.E. Carbon respired by terrestrial ecosystems recent progress and*challenges // Global Change Biol. 2006. Vol. 12. Pi 141-153.

282. Verberne E.L.J., Hassink J., De Willingen P., Groot J.J.R., Van Veen J.A. Modelling soil organic matter dynamics in different soils // Neth. J. Agri. Sci. 1990. Vol. 38. P. 221-238.

283. Ussiri D.A.N., Lai R. Long-term tillage* effects on soil carbon storage and carbon dioxide emissions in continuous corn cropping system-from an alfisol in Ohio // Soil and Tillage Research. 2009. Vol. 104. P. 39^17.

284. Webb J., Bellamy P.H., Loveland P.J., Goodlass G. Crop Residue Returns and equilibrium soil organic carbon in England and Wales // Soil Sci. Soc. Am. J. 2003. Vol. 67. P. 928-936.

285. West T.O., Post W.M. Soil organic carbon sequestration rates by tillage and crop rotation: a global data analysis // Soil Sci. Soc. Am. J. 2002. Vol. 66, N 6. P. 1930-1946.

286. Zimmerman M., Leifeld J., Schmidt M. V.I., Smith P., Furher J. Measured soil organic matter fractions can be related to pools in the RothC model // European Journal of Soil Sci. 2007. Vol. 58. N 6.P.658-667.